Тема 9. Локальные и глобальные компьютерные сети

Начиная с середины XX в. происходит бурное развитие информационной сферы. Существенный, если не решающий вклад в этот процесс вносят компьютеры и современные технологии передачи данных но компьютерным сетям. И происходит это не по чьей-либо воле или указанию, а естественно и логично. Вели в организации эксплуатируется несколько компьютеров, то они соединяются между собой и используются для передачи информации между подразделениями предприятия и отдельными сотрудниками. В этом случае возникает локальная информационная сеть компьютеров и иных устройств, объединенных в единое целое. Базы данных в этой сети существуют, как правило, в децентрализованном, или распределенном, виде в памяти нескольких или многих компьютеров. Если необходимо собрать определенную часть информации в одном месте, то в локальной сети для этих целей выделяется специальный компьютер, предназначенный для централизованного информационного обслуживания и называемый сервером (от англ. to serve – служить, быть полезным). Другие компьютеры, подключаемые к сети, получают наименование «рабочие станции» или просто пользователи. На большом предприятии может быть несколько таких локальных сетей (или информационных систем), в которых есть сервер и несколько рабочих станций. Все подобные локальные сети подразделений могут быть объединены между собой, и в результате возникает локальная сеть предприятия, имеющая уже более сложную структуру. В локальной сети предприятия может быть выделен сервер предприятия. Следующий шаг – подключение локальной сети предприятия к одной или нескольким региональным информационным системам: по законодательству, по политическим и деловым новостям, по состоянию фондового рынка, другой профессиональной информации.

Увеличивающиеся потоки информации дали основание исследователям писать о мегабитовой бомбе, информационном взрыве или информационной лавине. Постоянно появляются новые источники и средства распространения информации, а новые информационные технологии позволяют доносить со скоростью света любую информацию до потребителя. Ответом на этот «вызов» стало создание мощных международных, национальных и региональных глобальных информационных систем.

В свою очередь, региональные системы также имеют тенденцию к объединению между собой, поэтому может оказаться необходимым только одно подключение к так называемому провайдеру (от англ. to provide – снабжать) информационных услуг, обеспечивающему предоставление средств связи и согласование информационных протоколов, чтобы получить через него доступ к глобальным систематизированным (отраслевым) информационным системам. Глобальные отраслевые системы также имеют тенденцию к соединению между собой. В результате большинство частных и государственных региональных, отраслевых и глобальных систем оказалось объединено между собой. Эта обще планетная информационная система, получившая название Интернет (InterNet: inter – между и net – сеть), словно паутиной опутала все континенты. Отсюда и другое ее популярное название WWW (World Wide Web) – всемирная паутина или просто паутина. Сам термин «между сетей» раскрывает суть Интернета: это средства объединения разнообразных информационных сетей вместе, включающие оборудование, программы и протоколы информационного обмена потоками информации между сетями.

Входящие в Интернет сети соединяются между собой по некоторому «кратчайшему пути», но каждая частная сеть может иметь несколько соединений с остальными сетями. При передаче потоков информации каждый информационный пакет, имеющий адрес пересылки, автоматически пересылается по кратчайшему или не загруженному в настоящий момент пути. Такая децентрализация информационных пересылок ведет к большой гибкости: при занятости или неисправности одних частей Интернета информация передается по другим.

Этот глобальный информационный комплекс не имеет одного собственника (хозяина), а складывается из миллионов самостоятельных ячеек, объединенных каналами связи, строящимися по определенным стандартам. Различные информационные системы, в том числе закрытые или с ограничениями по доступу, посредством каналов (шлюзов) соединяются друг с другом. В результате объединения разнообразных информационных сетей создана глобальная информационная суперсистема, охватывающая всю планету Земля, которая позволяет вести информационное обслуживание по принципу «всегда и везде: 365/366 дней по 24 часа в сутки в любой точке земного шара».

Сейчас любой пользователь Интернета в России (или, как его иногда называют, Рунета) может свободно обращаться к большинству информационных ресурсов, используя Интернет или «шлюзы» доступа. Разница между этими ресурсами заключается в том, что размешенная в Интернете информация находится непосредственно в «узлах» всемирной паутины на так называемых сайтах – электронных «представительствах» или изданиях. Некоторые информационные хранилища, имеющие огромные объемы информации (например, такие, как библиотека Конгресса США), организованы по-другому. Они используют Интернет только как средство связи с пользователями. После того, как пользователь с помощью Интернета «добрался» до такого хранилища и «вошел», начинает работать специальное программное обеспечение (поисковые системы и базы данных), предназначенное для поиска и обработки данных, хранящихся в электронных архивах. Однако для пользователя все переходы через «шлюзы» между информационными сетями и различными типами программного обеспечения, как правило, «прозрачны». Он просто получает ту информацию, которую запрашивал.

Объединение сетей различных типов и масштабов и построение глобальной информационной системы привели к созданию принципиально новой среды бизнеса. Каждое предприятие имеет возможности объявить о своем бизнесе всему миру и включиться в мировое разделение труда.

Из нескольких автономных персональных компьютеров можно построить так называемую локальную вычислительную сеть (ЛВС). Основная цель ЛВС – совместное использование ресурсов вычислительной установки, а именно – дисковой памяти, программ, принтеров, модемов, данных. Что дает нам совместное использование ресурса?

1) Это экономит затраты на приобретение и эксплуатацию аппаратных средств

2) Совместное использование данных позволяет создать такие системы, с которыми либо невозможно работать на автономных ПК, либо такая работа будет крайне неэффективной.

Один из ПК объявляется главным компьютером сети. Его называют файловым сервером, файл-сервер или просто сервер (от английского слова – обслужить). Остальные компьютеры объявляются рабочими станциями и соединяются с файл-сервером с помощью сетевых плат и специальных кабелей. Рабочая станция может по-прежнему исполнять функции автономного компьютера: она сохраняет обычные операционную и файловую системы. Однако в целом работой сети управляет специальная сетевая операционная система, основная часть которой размещается на файле-сервере, но отдельные элементы имеются и на рабочих станциях. В сеть можно включить один или несколько принтеров и другие периферийные устройства. На жестком диске файл-сервере размещают основные файлы и программы информационной системы.

Некоторые сети имеют несколько серверов, однако существуют и так называемые одно-ранговые ЛВС, в которых все компьютеры равноправны.

Сетевая оперативная система позволяет разграничивать права доступа отдельных пользователей к ресурсам сети. Защита сети – непременное условие ее работоспособности, так как неопытный пользователь может мгновенно загубить всю информацию на сервере.

Программа, которая предназначена для работы в сети, составляется в целом так же, как и автономный модуль. Однако, если такая программа предусматривает изменение данных системы, программист должен учесть принципиально новую ситуацию: что делать, если к одним и тем же данным обращается сразу несколько пользователей. Самый простой случай – несколько человек просто читает одни и те же данные. А если один читает строку таблицы, другой обновляет ее, а третий пытается удалить? Для решения таких конфликтов программист предусматривает тот или иной механизм блокировки доступа. Обслуживанием ЛВС занимаются специальные сотрудники – администраторы сети. До недавнего времени большинство ЛВС в России работало под управлением знаменитой сетевой ОС Net Wareâ фирмы Novell. В этой системе дисковая память каждого сервера делится на тома, а каждый том может быть представлен пользователю (клиенту) в «образе» логического диска. В некоторых сетях ситуация одновременно может быть клиентом несколько ОС. Например, если у нас установлена Windows 95, мы можем быть клиентом ОС Novell и клиентом одноранговой сети Windows 95, т.е. обращаться «по имени» к компьютерам своих коллег. В настоящее время наряду с ОС Net Ware в локальных сетях используется также ОС Microsoft Windows NT.

Сообщество Internet является на сегодня крупнейшей и наиболее динамично развивающейся глобальной информационной системой. Internet не имеет определенной организационной структуры и представляет собой некий конгломерат самостоятельных компьютерных сетей, созданных усилиями различных правительств, научных, коммерческих и некоммерческих организаций. Объединяет же их то, что все они используют базовые протоколы обмена ТСР/IР. Поэтому фраза «подключение к Internet «на деле означает подключение к одной из телекоммуникационных сетей, поддерживающей протоколы ТСР/IР и входящей в сообщество Internet. В самом упрощенном виде задача компьютерной сети состоит в доставке каких-то битов информации из компьютера А в компьютер В.

Internet имеет очень простую систему адресов. Каждый входящий в Internet компьютер имеет уникальный адрес – двоичное число длинной 32 бит. Для удобства этот адрес принято записывать в виде последовательности из четырех обычных десятичных чисел, каждое в диапазоне от 0 до 255, разделенных точками. Такой адрес называется IР – адресом компьютера. Например: мы хотим поработать с каталогом университета на Гавайях. Каждая команда, набранная на клавиатуре нашей машины во время сеанса, обрабатывается специальной программой на компьютере этой сети. Если пользоваться аналогией с почтой, то эта программа как бы запечатывает биты нашего послания в конверт, на котором написано: «Куда: 128. 171. 168. От кого: 193. 125. 47». Далее этот конверт начинает свое скитание по Internet со скоростью света. Протокол Internet (IР) – как раз и есть свод почтовых правил, которым подчиняется каждый компьютер, ответственный за доставку и сортировку попадающих к нему сообщений.

Internet совсем не похож на огромную международную АТС. Это, скорее, суперсовременная почтовая система, обеспечивающая транспортировку и сортировку миллиардов электронных пакетов, несущих биты пользовательских сообщений. Основным видом сетевых услуг является электронная почта (E – mail). При регистрации в сети каждый пользователь получает там «почтовый ящик». В действительности почтовый ящик есть просто подкаталог на диске узлового компьютера сети, и пользователь приобретает право читать файлы в данной области. Для обмена письмами используется особая система адресации. Систем адресации электронной почты очень много, но все чаще используется именно та, которая принята в Internet. Это связано не только с масштабами самой Internet, но и с тем, что многие разрозненные сети связаны между собой по почте не напрямую, а именно через Internet. В этой системе адреса записываются с помощью букв латинского алфавита и цифр, причем формат адреса всегда один и тот же.

По электронной почте можно вести частную переписку, можно рассылать копии своего письма другим пользователям сети, отправлять факсы и телефаксы, а также работать с информационными серверами, запрашивая у них интересующую нас информацию. Электронное письмо вовсе не только текст. Электронным письмом может пересылаться и двоичный файл, и графика, и звук. Электронная почта рассчитана на прочтение конкретным пользователем.