5. Компьютерные сети
Компьютерная сеть образуется при физическом соединении двух компьютеров. Начало развития компьютерных сетей было положено в США, где в конце 60-х годов ХХ столетия была создана первая сеть национального масштаба, названная APRANET, расширение которой в последующем происходило за счет прямого соединения других компьютеров. Прямым соединением называется простейшее соединение двух компьютеров для обмена данными с помощью провода или кабеля. В общем случае, для создания компьютерной сети необходимо специальное аппаратное обеспечение ( сетевое оборудование ) и специальное программное обеспечение ( сетевые программные средства ). Основной задачей, решаемой при создании компьютерных сетей, является обеспечение совместимости сетевого оборудования по электрическим и механическим характеристикам и совместимости информационного обеспечения (программ и данных) по системе кодирования и формату данных.
35 Решение этой задачи относится к области стандартизации и основано на так называемой модели взаимодействия открытых систем OSI ( Model of Open System Interconntctions ). Она создана на основе технических предложений Международного института стандартов ISO ( International Standards Organization ).Согласно модели ISO/OSI архитектуру компьютерных сетей рекомендуется рассматривать на семи уровнях (от высшего к низшему): прикладном, представления, сеансовом, транспортном, сетевом, соединения, физическом. На прикладном уровне с помощью специальных приложений пользователь создает документ. На уровне представления операционная система компьютера пользователя фиксирует, где находятся созданные данные (в оперативной памяти, в файле на жестком диске и т.п.), и обеспечивает взаимодействие со следующим уровнем. На сеансовом уровне компьютер пользователя взаимодействует с локальной или глобальной сетью, т.е. проверяются права пользователя на “выход в эфир” и документ передается на транспортный уровень. На транспортном уровне документ преобразуется в форму, в которой положено передавать данные в используемой сети. Существует две формы передачи данных в сети: с коммутацией каналов и с коммутацией пакетов. Сетевой уровень определяет маршрут движения данных в сети. Уровень соединения необходим для того, чтобы промодулировать сигналы, циркулирующие на физическом уровне, в соответствии с данными, полученными с сетевого уровня. На физическом уровне происходит реальная передача данных. Обмен данными в сети происходит путем их перемещения на компьютере пользователя с верхнего уровня на нижний, затем транспортировки по каналу связи и, наконец, обратным воспроизведением на компьютере клиента в результате перемещения с нижнего уровня на верхний. Для обеспечения необходимой совместимости на каждом из семи возможных уровней архитектуры компьютерной сети действуют специальные стандарты, называемые протоколами . Они 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 ), которые также называются протоколами . В соответствии с используемыми протоколами компьютерные сети принято разделять на локальные (LAN- Lokal Area Network ), региональные (MAN — Metropolitan Area Network ) и глобальные (WAN — Wide Area Network ).
36 Локальная вычислительная сеть объединяет абонентов, расположенных в пределах небольшой территории (отдельных предприятий, фирм, банков, офисов и т.д.). Компьютеры локальной вычислительной сети преимущественно используют единый протокол документов для всех участников. Взаимодействие между компьютерами в такой сети осуществляется обычно прямым кабельным соединением. При этом для создания прямого соединения компьютеров, работающих под управлением операционной системы Windows , не требуется ни специального аппаратного, ни программного обеспечения. В этом случае аппаратными средствами являются стандартные порты ввода/вывода (последовательный или параллельный), а в качестве программного обеспечения используется стандартная программа, имеющаяся в составе операционной системы (Пуск – Программы – Стандартные — Связь — Прямое кабельное соединение). Региональная вычислительная сеть связывает абонентов, расположенных на значительном расстоянии друг от друга (десятки и сотни километров) внутри большого города, экономического района, отдельного регион, отдельной страны. Ее абонентами обычно являются как отдельные компьютеры, так и локальные сети, в том числе и использующие различные протоколы. Глобальные вычислительные сети объединяют абонентов, расположенных в различных странах, на различных континентах. Обычно в качестве абонентов выступают региональные вычислительные сети. Взаимодействие между абонентами как региональных, так и глобальных сетей может осуществляться на базе телефонных линий связи, радиосвязи, систем спутниковой связи. Назначение всех видов компьютерных сетей определяется двумя функциями: • обеспечение совместного использования аппаратных и программных ресурсов сети; • обеспечение совместного доступа к ресурсам данных. Так, например, все участники локальной сети могут совместно использовать одно общее устройство печати ( сетевой принтер ) или ресурсы жестких дисков одного выделенного компьютера ( файлового сервера ). Это относится и к программному, и к информационному обеспечению. Если в сети имеется специальный компьютер, выделенный для совместного использования участниками сети, он называется файловым сервером . Компьютерные сети, в которых нет выделенного сервера, а все локальные компьютеры могут общаться друг с другом на “равных правах” (обычно это небольшие сети), называются одноранговыми.
5.2. Интернет. Основные понятия
Интернет ( Internet — межсеть ) — это Всемирная компьютерная сеть, это несколько миллионов компьютеров, локальных, региональных и глобальных сетей, связанных друг с другом всевозможными линиями связи, что позволяет рассматривать Интернет как огромное информационное пространство . То есть Интернет не просто совокупность прямых соединений между компьютерами, а представляет собой как бы пространство, внутри которого осуществляется непрерывная циркуляция данных. 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. Рождением Интернет принято считать 1983 год, когда был разработан и стандартизирован протокол связи TCP/IP , который понимают все клиенты Интернет, независимо от того, какие компьютеры ( IBM , UNIX , Macintosh и др.) и какой язык они используется для внутренних целей. В современном понимании ТСР/IP не один, а два протокола, лежащих на разных уровнях. Это так называемый стек протоколов . Протокол TCP ( Transmission Control Protocol) — протокол транспортного уровня. Он управляет тем, как происходит передача информации . Согласно протоколу ТСР отправляемая информация “нарезается” на небольшие пакеты, после чего каждый пакет маркируется таким образом, чтобы в нем были данные, необходимые для правильной сборки документа в конце пути, и пакеты рассылаются по Интернет. При этом разные пакеты двигаются по разным, не занятым в каждый данный момент времени на данном узловом сервере каналам с тем, чтобы потом согласно маркировке соединиться на компьютере получателя. Протокол IP ( Internet Protokol ) — адресный . Он принадлежит сетевому уровню и определяет, куда происходит передача . Его суть состоит в том, что у каждого компьютераучастника Интернет должен быть свой уникальный адрес ( IP-адрес ). Без этого нельзя говорить о точной доставке ТСР-пакетов в нужное место. Для компьютера IP-адрес представляет собой 32-битовое число, т.е. занимает четыре байта, формат (класс) которого строго задан в зависимости от формата сети. Для человека IP-адрес представляет собой последовательность из четырех целых чисел (каждое в пределах 0 — 255), разделенных точками. Например, IP-адрес WWW-сервера корпорации Microsoft — 193.125.42.147. Поскольку один байт содержит до 256 различных