Глобальные сети (основные понятия, принцип работы, протоколы, адресация)
Компьютерная сеть (вычислительная сеть, сеть передачи данных) — система связи компьютеров и/или компьютерного оборудования (серверы, маршрутизаторы и другое оборудование). Для передачи информации могут быть использованы различные физические явления, как правило — различные виды электрических сигналов или электромагнитного излучения.
По назначению компьютерные сети распределяются:
1. вычислительные
2. информационные
3. смешанные (информационно-вычислительные)
Вычислительные сети предназначены главным образом для решения заданий пользователей с обменом данными между их абонентами.
Информационные сети ориентированы в основном на предоставление информационных услуг пользователям.
Смешанные сети совмещают функции первых двух.
По размеру охваченной территории:
· Персональная сеть (PAN, Personal Area Network)
· Локальная сеть (LAN, Local Area Network)
o Объединение нескольких зданий (CAN, Campus Area Network)
· Глобальная вычислительная сеть (WAN, Wide Area Network)
По типу функционального взаимодействия:
Локальная сеть предоставляет возможность совместного использования оборудования. У локальной сети есть также и административная функция. Контролировать ход работ над проектами в сети проще, чем иметь дело с множеством автономных компьютеров.
Топология сети – логическая схема соединения компьютеров каналами связи. В каждый компьютер устанавливается сетевая плата.
Метод доступа — набор правил, определяющих использование канала. Шина,Кольцо, Звезда, Иерархия, Полносвязная, Сложная.
Метод доступа Ethernet, пользуется наибольшей популярностью. Он обеспечивает высокую скорость передачи данных и надежность. Для данного метода доступа используется топология «общая шина».Перед началом передачи рабочая станция определяет, свободен канал или занят. Если канал свободен, станция начинает передачу. Ethernet не исключает возможности одновременной передачи сообщений двумя или несколькими станциями.
Метод доступа ArcNet получил широкое распространение, потому что оборудование ArcNet дешевле, чем оборудование Ethernet или Token-Ring. ArcNet используется в локальных сетях с топологией «звезда». Один из компьютеров создает специальный маркер (сообщение специального вида), который последовательно передается от одного компьютера к другому. Если станция желает передать сообщение другой станции, она должна дождаться маркера и добавить к нему сообщение, дополненное адресами отправителя и назначения.
Метод доступа Token-Ring рассчитан на кольцевую топологию сети, использует маркер, передаваемый от одной станции к другой. Token-Ring имеется возможность назначать разные приоритеты разным рабочим станциям.
Глобальные сети (Wide Area Networks, WAN) служат для того, чтобы предоставлять свои сервисы большому количеству конечных абонентов, разбросанных по большой территории.
Глобальные сети обычно создаются крупными телекоммуникационными компаниями для оказания платных услуг абонентам. Такие сети называют публичными или общественными. Существуют также такие понятия, как оператор сети и поставщик услуг сети. Оператор сети (network operator) — это та компания, которая поддерживает нормальную работу сети. Поставщик услуг, часто называемый также провайдером (service provider), — та компания, которая оказывает платные услуги абонентам сети.
Кроме вычислительных глобальных сетей существуют и другие виды территориальных сетей передачи информации. В первую очередь это телефонные и телеграфные сети, работающие на протяжении многих десятков лет, а также телексная сеть.
Глобальная сеть- первая сеть APRONET.
Если трафик в Интернете увеличивается, то он увеличивается для всех пользователей.
Доменная система имен — иерархическая.
Вид ресурса:// доменное_имя_хост_компьютера/ имя_каталога/имя подкаталога/имя_файла
http — Hyper Text Transfer Protocol
Домен первого уровня:com,net,edu,org,mil,gov.
Методы доступа в Интернет: коммутирующая тел.линия,выделенная линия, радиоканал, спутниковый канал, бытовая электросеть.
Глобальная сеть объединяет набор машин, предназначенных для выполнения программ пользователя (то есть приложений). Хосты соединяются коммуникационными подсетями. Задачей подсети является передача сообщений от хоста хосту, подобно тому, как телефонная система переносит слова от говорящего слушающему. Таким образом, коммуникативный аспект сети (подсеть) отделен от прикладного аспекта (хостов), что значительно упрощает структуру сети.
У большинства глобальных сетей подсеть состоит из двух раздельных компонентов: линий связи и переключающих элементов. Линии связи, также называемые каналами или магистралями, переносят данные от машины к машине.
Переключающие элементы являются специализированными компьютерами, используемыми для соединения двух или более линий связи. Когда данные появляются на входной линии, переключающий элемент должен выбрать выходную линию для дальнейшего маршрута этих данных. Их называют узлами переключения пакетов, промежуточными системами и коммутаторами данных.Мы будем называть их словом маршрутизатор. В модели, показанной на рис. 1.5, каждый хост соединен с локальной сетью, в которой присутствует маршрутизатор, хотя в некоторых случаях хост может быть связан с маршрутизатором напрямую. Набор линий связи и маршрутизаторов образует подсеть.
Большинство глобальных сетей содержит большое количество кабелей или телефонных линий, соединяющих пару маршрутизаторов. Если какие-либо два маршрутизатора не связаны линией связи напрямую, то они должны общаться при помощи других маршрутизаторов. Когда пакет посылается от одного маршрутизатора другому через несколько промежуточных маршрутизаторов, он получается каждым промежуточным маршрутизатором целиком, хранится на нем, пока требуемая линия связи не освободится, а затем пересылается дальше.
Подсеть, работающая по такому принципу, называется point-to-point («точка-точка», двухточечная), store-and-forward (подсеть с промежуточным хранением) или packet-switched (подсеть с коммутацией пакетов). Почти у всех глобальных сетей (кроме использующих спутники связи) есть подсети с промежуточным хранением. Небольшие пакеты фиксированного размера часто называют ячейками (cell).
При использовании двухточечных подсетей важным аспектом разработки является топология соединений маршрутизаторов.
Второй возможностью соединить маршрутизаторы глобальной сети является радиосвязь, как с использованием спутников, так и при помощи наземных ретрансляторов. Каждый маршрутизатор снабжается антенной, при помощи которой он может принимать и посылать сигнал. Все маршрутизаторы могут принимать сигналы со спутника, а в некоторых случаях они могут также слышать передачи соседних маршрутизаторов, передающих данные на спутник. Иногда все маршрутизаторы соединяются обычной двухточечной подсетью, и только некоторые маршрутизаторы снабжаются спутниковой антенной. Спутниковые сети являются широковещательными и наиболее полезны там, где требуется широковещание.
Глобальная сеть Internet
На примере всемирной глобальной сети Internet рассмотрим структуру глобальной сети. Сеть Internet представляет собой совокупность взаимосвязанных коммуникационных центров, к которым подключаются региональные поставщики сетевых услуг и через которые осуществляется их взаимодействие, т.е. Internet имеет типичную для глобальных сетей структуру (рис. 1). До 1995 года сеть Internet контролировалась National Science Foundation (NSF), которая создала три мощных коммуникационных центра: в Нью-Йорке, Чикаго и Сан-Франциско. Затем были созданы центры на Восточном и Западном побережье и много других федеральных и коммерческих коммуникационных центров. Между этими центрами устанавливаются договорные отношения о передаче информации и поддержании высокоскоростной связи. Совокупность коммуникационных центров образует подсеть связи, поддерживаемую рядом мощных компаний. С точки зрения пользователя в Internet выделяются поставщики услуг, поддерживающие информацию на серверах, и потребители этих услуг — клиенты. Взаимодействие поставщиков с потребителями осуществляется через коммуникационную систему с множеством узлов (рис. 2). Рис.2. Логическая схема глобальной сети Internet Принципы работы глобальной сети Работа Internet возможна потому, что разработаны стандартные способы общения между компьютерами и прикладными программами. Это позволяет компьютерам разного типа связываться между собой без особых проблем. IAB ответственен за стандарты; он решает, когда стандарт необходим и каким ему следует быть. Когда требуется стандарт, совет рассматривает проблему, принимает стандарт и по сети оповещает о нем мир. IAB также следит за различными номерами (и другими вещами), которые должны оставаться уникальными. Например, каждый компьютер в Internet имеет свой уникальный 32-разрядный двоичный адрес. Как присваивается этот адрес? IAB заботится о такого рода проблемах. Он не присваивает адресов самолично, но разрабатывает правила, как эти адреса присваивать. Адрес присваивает конкретный провайдер, обеспечивающий подключение компьютера к сети. Рассмотрим в самых общих чертах принципы работы глобальной сети с коммутацией пакетов, использующей протокол TCP/IP. Этот протокол лежит в основе как сети Internet, так и многих других. Знание основ построения сети позволяет понять смысл многих действий, которые придется выполнять пользователю для получения доступа к многочисленным и разнообразным ресурсам сети.