Тема 5. 1. Понятие о компьютерных сетях и Internet

ТЕМА 5.1. ПОНЯТИЕ О КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЯХ И INTERNET

Локальные вычислительные сети

ЛОКАЛЬНЫЕ КОМПЬЮТЕРНЫЕ (вычислительные) СЕТИ (ЛВС) — это коммуникационная система, которая охватывает относительно небольшие расстояния.

Обычно ЛВС ограничена офисом, кабинетом информатики, одним зданием. Наиболее распространены локальные сети из 3—12 персональных компьютеров, различных запоминающих устройств, печатающих и других специализированных периферийных устройств. Локальные сети должны быть легко адаптируемы, т. е. иметь гибкую архитектуру, которая позволяет произвольно располагать рабочие места, добавлять или переставлять персональные компьютеры или периферийные устройства. В хорошо организованной сети сбой, поломка одной из составных частей не влияет на работу остальных.

Одной из существенных особенностей локальных сетей является использование всеми компьютерами (рабочими станциями), включенными в сеть, потенциальных возможностей других устройств сети. Благодаря этому возможна одновременная и даже совместная работа с какой-либо программой, обмен файлами и письмами, разделение периферийных устройств (принтеров, накопителей CD-ROM и т. д.).

Составные части ЛВС: рабочие станции (ПК), кабель, сетевая интерфейсная плата (в ПК), сервер сети, центральное запоминающее устройство.

К кабелю передачи данных подключено каждое устройство в сети, именно поэтому возможен обмен информацией между ними. Локальные сети могут работать с разными кабелями — от двужильных телефонных до оптоволоконных, позволяющих повысить качество и скорость передачи данных.

СЕТЕВАЯ ИНТЕРФЕЙСНАЯ ПЛАТА, или СЕТЕВОЙ АДАПТЕР, — специальное аппаратное средство для эффективного взаимодействия персональных компьютеров сети

Она устанавливается в одно из свободных гнезд расширения шины компьютера, а кабель передачи данных подключается в разъем на этой плате.

СЕРВЕР СЕТИ — это специальная система управления сетевыми ресурсами общего доступа. Сервер является комбинацией аппаратного и программного обеспечения

Аппаратным средством может быть типовой компьютер или специально спроектированный компьютер.

ЦЕНТРАЛЬНОЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО — это жесткий магнитный диск, содержащий программы и данные, к которым допустим совместный доступ пользователей сети

Одна сеть может иметь несколько таких дисков, что позволяет, например, хранить базу данных большого объема, распределенную на нескольких дисках.

Таким образом, локальная вычислительная сеть представима как система общего доступа к различным устройствам с возможностью коммуникации (связи) внутри нее, допуска­ющая через подключение ЛВС к сетям другого уровня обще­ние с другими ЛВС и персональными компьютерами.

Можно утверждать, что компьютерные сети служат объединению людей всего земного шара.

 

 

Что такое Internet?

ИНТЕРНЕТ (Internet) — это всемирная компьютерная сеть, объединяющая в единое целое десятки тысяч разнородных локальных и глобальных компьютерных сетей.

В историческом плане, идея создания этой сети принадлежит Агентству перспективных исследований (Advanced Research Projects Agency, ARPA) Министерства обороны США, которому была поручена разработка сети для обеспечения связи расположенных по всей стра­не компьютеров военных (научно-исследовательских и учебных) учреждений. Эта сеть (ARPANet) предназначалась для помощи военным специалистам в обмене информацией.

В это же время сеть Интернет стала использоваться не только в государственных (учебных и научных), но и в коммерческих целях. В 1989 г. к ней была подключена коммерческая сеть MCImail. Постепенно Интернет вышла за границы США, к ней стали подключаться страны Европы, Азии и Африки. В настоящее время сеть Интернет стала действительно всемирной.

Иерархическая структура Интернет

Интернет состоит из множества различных сетей, объединенных в одно целое. Объединяются они при помощи так называемого «хребта» — сети высокоскоростных каналов, называемых backbone (англ. backbone — «хребет»). Этот хребет является объединением отдельных опорных (магистральных) сетей в разных странах.

Каждая из опорных сетей отвечает за поток сообщений, который циркулирует внутри нее, и направляет его так, как считает нужным. Она несет ответственность за соединение с другими опорными сетями, отвечает за свое финансирование и может устанавливать собственные административные процедуры. Все вышесказанное означает, что опорные сети явля­ются независимыми компонентами, составляющими основу существования Интернет.

Сети среднего уровня (а и иногда и локальные сети) подсоединяются к этим главным сетям, поэтому опорные сети можно считать основой Интернет.

В настоящий момент в США крупнейшей опорной (магистралей) сетью является ANSnet, на основе которой предоставляются услуги научной сети NSFNet и коммерческой ANS CO+RE. Ассоциация Commercial Exchange является другой мощной и растущей опорной сетью коммерческих поставщи­ков сетевых услуг. В Европе опорными сетями являются NORDUnet, EUROPANet и EUnet, обеспечивающие сетевые соединения по всему материку.

Для подключения какой-либо локальной сети к Интернет например университетской сети, достаточно, чтобы хотя бы один из ее компьютеров был связан с какой-либо другой сетью, уже подключенной к Интернет. При этом совершенно не обязательно устанавливать подключение прямо к опорной сети.

Именно этот факт и определяет легкость расширения Интернет, простоту подключения и независимость от какой-то одной компании-монополиста. Поскольку различными частями Интернет владеют различные организации из разных стран, то практически всегда можно выбрать подключение с приемлемыми условиями.

Управление децентрализованной сетью

Интернет — децентрализованная, интернациональная сеть. Существование Интернет в большей или меньшей степени координируется рядом организаций. Направление развития Интернет в основном определяет ISOC—это общественная организация, ставящая своей целью содействие глобальному информационному обмену через Интернет. Каждый вновь подключаемый в сеть компьютер должен быть зарегистрирован. Для этого был создан Сетевой центр информации (Internet Network Information Center, InterNIC), который отвечает за выдачу IP-адресов, регистрацию доменных имен и ведение их базы данных.

Структура сети Интернет

Для существования сети, как известно, необходимо наличие соединения между компьютерами, по которому они будут обмениваться данными. Такое соединение называется каналом связи. Наиболее распространенным каналом связи является обычный электрический провод. Существуют и другие каналы связи, например радиосвязь.

Как и в любом деле, для использования глобальной связи, пришлось договориться о всеобщих правилах, которым она должна подчиняться. То есть были введены единые правила, определяющие порядок передачи данных компьютерами в сети.

Совокупность правил, регламентирующих формат и порядок передачи данных между двумя компьютерами, принято называть ПРОТОКОЛОМ.

Для работы с сетью необходимо наличие специального программного обеспечения, которое обеспечивает передачу данных в соответствии с заданным протоколом. Такие программы называют реализацией протокола. Они могут быть встроены в операционную систему или поставляться в виде отдельного пакета прикладных программ. Все современные операционные системы имеют встроенную поддержку основных протоколов для работы с Интернет.

Модель клиент-сервер

Стройная логическая структура Интернет и возможность подключения к сети компьютера в любой точке земного шара создают уникальные возможности для обмена информацией. И все же сеть осталась бы достоянием лишь узкого круга специалистов, если бы в ней не было сервисов — специальных услуг, предоставляемых сетью. Именно это и сделало Интернет привлекательной для широкого круга пользователей.

Программа, предоставляющая какие-то услуги (сервисы), называется СЕРВЕРОМ, та, что потребляет эти услуги, — КЛИЕНТОМ.

На одном компьютере обычно работают как программы-клиенты, так и программы-серверы. Поскольку функционирование программ-серверов чаще всего связано с расходом большого количества системных ресурсов, например дискового пространства для хранения базы данных или оперативной памяти для обработки большого количества одновременно поступающих запросов, то программы-серверы устанавливают на специальные мощные компьютеры, которые тоже называют серверами.

Электронная почта (E-mail)

Наиболее популярным видом услуг, которые предоставляют своим абонентам компьютерные сети, является электронная почта E-mail.

Каждый абонент электронной почты при регистрации получает свой собственный «почтовый ящик» — некоторый объем памяти на сервере, в который попадают все адресованные ему сообщения. Имена почтовых ящиков и сведения об их владельцах доступны всем абонентам сети. Войдя в сеть, можно послать сообщение по любому адресу, и такое сообщение попадет в соответствующий почтовый ящик. Для того чтобы получить поступившее письмо, необходимо сообщить системе имя почтового ящика и пароль, дающий право на получение информации. Каждый владелец почтового ящика сам устанавливает пароль, закрывая тем самым свой почтовый ящик от посторонних.

Программное обеспечение электронной почты — коммуникационная программа (КП). Используемое в настоящее время программное обеспечение такого рода достаточно разнообразно.

Рабочим полем коммуникационной программы является экран дисплея, на котором располагаются меню, строка состояния, рабочие окна. В рабочие окна вызываются списки писем и сами письма (сообщения).

Важнейшим элементом среды КП является почтовый ящик— область внешней памяти сервера, куда поступают письма. Во внешней памяти терминала для долговременного хранения писем используется почтовый архив, а для адресов постоянных абонентов — адресный справочник.

Электронное письмо обычно состоит из краткого сообщения (текста) и пересылаемых файлов, в которых может содержаться самая разнообразная информация: тексты, программные продукты, закодированные графические изображения и т. д. Для хранения этих файлов создаются специальные каталоги почты.

Группы новостей Usenet

Еще одной из широко используемых услуг, предоставляемых Интернет, являются Usenet news — новости Usenet, которые также часто называют телеконференциями (к телевидению они не имеют никакого отношения, а приставка «теле» обозначает «удаленный», «действующий на дальнем расстоянии»). Они дают возможность читать и посылать сообщения в общественные (открытые) дискуссионные группы.

Usenet — это виртуальная, воображаемая сеть, с помощью которой новости передаются между компьютерами — серверами новостей по специальному протоколу NNTP (Network News Transfer Protocol).

Для чтения новостей необходимы специальное (клиентское) программное обеспечение и доступ к серверу новостей. 'Можно воспользоваться одним из общедоступных серверов новостей, а можно получать новости и по электронной почте. При использовании сервера новостей и специального программного обеспечения можно «подписаться» на отдельные Группы новостей. С помощью программы чтения новостей можно хранить информацию о прочтении сообщений, отбирая для просмотра только вновь пришедшие, организовывать хранение заинтересовавших статей, отвечать на сообщение публично, посылая ответ в группу новостей, или приватно, используя адрес электронной почты автора статьи. Существует несколько тысяч групп новостей, поэтому конференции Usenet организованы по иерархическому принципу.

Всемирная паутина WWW

К первой половине 90-х гг. в глобальной телекоммуникационной сети Интернет были накоплены потрясающие объемы информации, хранящейся в самых разнообразных формах, начиная от файлов данных, текстов, документов, изображений, звуковых и видеофрагментов и кончая программами. Однако возможность воспользоваться этой информацией с помощью имеющихся незатейливых видов сервиса (таких, как электронная почта или протокол передачи файлов) так и осталась бы уделом ограниченного числа специалистов, если бы не появление и повсеместное распространение принципиально новой технологии — системы World Wide Web (WWW - Всемирной паутины).

Термин World Wide Web можно определить следующим образом — это глобальная распределенная информационная гипертекстовая мультимедийная система. Она позволила связать в единое целое разрозненную информацию, хранящуюся на разных компьютерах.

В WWW передача гипертекста определяется протоколом http (HyperText Transfer Protocol — протокол передачи гипертекста). Текущая версия HTTP помимо передачи самого гипертекста обеспечивает все необходимые требования для проверки и идентификации пользователя, защиты от перехвата конфиденциальной информации и т. д.

Кроме того, для извлечения информации из различных источников WWW использует протокол передачи файлов FTP, протокол передачи новостей NNTP и многие другие.

Работа в WWW не ограничивается только получением заранее подготовленных файлов- с документами. Клиенту также предоставляется возможность запуска программ на сервере. При этом данные, выдаваемые этими программами, высылаются клиенту в виде документов. Так организована, например, работа через WWW с системами поиска информации и любыми интерактивными программами и системами, где требуется диалог с пользователем. Стандарт, по которому осуществляется запрос на исполнение программ и передача результатов клиенту, называется CGI (Common Gateway Interface).

Формат ссылки в HTML

Основным свойством гипертекстов в WWW является наличие ссылок на ресурсы, находящиеся на различных компьютерах сети. Ссылки можно активировать и получить доступ к дополнительной информации. Поэтому должен существовать унифицированный способ записи такой ссылки. Этот способ получил название URL (Uniform Resource Locator), что означает «универсальный локатор ресурсов». Соответствующего устоявшегося русского термина пока не существует. URL имеет следующий общий формат:

[протокол]://[адрес сервера]:[номер порта]/[имя директории]/[имя файла]

Как работает WWW?

Интерфейс работы с документами в гипертекстовом виде настолько интуитивно понятен, что обычно человек, впервые севший за программу просмотра WWW, после нескольких минут объяснений способен самостоятельно путешествовать по сети.

Если заинтересовавшая информация содержит ссылки, с помощью мыши можно перейти к новому документу. При этом совершенно неважно, где находится этот документ, на этом же компьютере или в другой части света.

WWW связывает всю информацию в единое целое, но она не является централизованной сетью, в ней нет единого списка всей существующей информации. Сейчас существуют специальные компьютеры, производящие поиск в сети.

RealAudio и Video

Одним из новых видов сервиса Интернет на данный день является передача видеоизображения и звука в режиме реального времени по Интернет.

Для передачи видеоизображения и звука используются специальные, очень сложные алгоритмы их кодирования, разработанные компанией Progressive Networks (http://www. realaudio.com). Эти алгоритмы позволяют передавать звук со скоростью, достаточной для работы в режиме реального времени. Кроме того, существуют специальные серверы, транслирующие «живую» музыку. При этом на самом сервере музыка не хранится, а оцифровывается, кодируется и посылается адресатам.

Уже сейчас имеется возможность прослушивания радио по Интернет. Например, можно послушать «Радио «Свобода» {http://www.rferl.org). Кроме того, формат RealAudio из-за своей экономичности часто используется просто для хранения разнообразной звуковой информации.

На сервере http://www.music.ru можно прослушать записи наиболее известных российских музыкантов. Все эти записи хранятся в формате RealAudio, что сильно сокращает время загрузки.

Видеоконференции

Другим сервисом, еще только развивающимся, являются видеоконференции. В настоящее время организация видеоконференций требует огромной пропускной способности канала, поэтому широкое распространение они смогут получить только с улучшением качества каналов связи.

Видеоконференции представляют собой компьютерный аналог видеотелефона. К компьютеру подключается видеокамера, которая передает изображение пользователя. Это изображение оцифровывается и пересылается всем участниками видеоконференции, которые, находясь, быть может, в разных концах света, смогут во время диалога видеть друг друга.

Push-технология

Сейчас много говорится о push-технологии. Одни считают это рекламным трюком компаний, другие видят в этом технологию ХХI века, которая вытеснит WWW. Единственное, что можно сказать,—это то, что все крупные компании, разработавшие самые популярные броузеры WWW, уже предоставляют программное обеспечение, поддерживающее push-технологию. Правда, к сожалению совместимости между ними нет никакой.

Основная идея push-технологии заключается в том, что информация должна не просто храниться на определенных серверах, а сама «проталкиваться» (англ. push — «толкать») на пользовательский компьютер и именно там находиться до момента просмотра.

При использовании push-технологии пользователь подписывается на определенные каналы, которых существует великое множество. Достаточно назвать разнообразные каналы новостей CNN и Reuters, каналы компьютерных новостей ZDNet, каналы с прогнозами погоды и многие другие.

Информация по выбранным каналам обновляется по заранее составленному расписанию или прямо в момент поступления новости. Потом она хранится на локальном компьютере, пока ее не прочтут.

К преимуществам push-технологии можно отнести удобство пользования информацией: ее не надо искать и ждать, она рассылается один раз и ее получают все подписчики данного канала.

Существенным недостатком этой технологии является то, что потребитель не может сам определять состав получаемой информации.

Подключение Dial-Up

Предоставляющим большие возможности является доступ «по вызову» (Dial-Up).

В этом случае компьютер не подключается непосредственно к сети, а просто работает как удаленный терминал компьютера, подключенного к Интернет. Пользователь сможет работать только с теми приложениями, которые установила компания, предоставившая доступ. Он также будет ограничен в дисковом пространстве в пределах отведенной квоты. При таком виде соединения можно работать с WWW только в текстовом виде, например с помощью программы lynx. Кроме того, возможно, придется изучить «спартанский» интерфейс UNIX.

Непосредственный доступ

Непосредственный доступ к сети (т. е. аренду выделенного канала связи большой пропускной способности и высокой скорости, как правило, не ниже 64 Кбит/с) из-за высокой абонентной платы могут позволить себе только крупные компании, а также большие государственные организации.

В этом случае можно подключать с помощью локальной сети любое количество компьютеров компании, каждый из которых становится полноправным членом Интернет, т.е. получает ІР-адрес.

Имея такое подключение, можно наиболее гибко пользоваться всеми возможностями сети, организовывать свои WWW-серверы.

ТЕМА 5.1. ПОНЯТИЕ О КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЯХ И INTERNET