Общие сведения глобальных компьютерных сетях
Компьютерная сеть – это совокупность компьютеров, объединенных между собою средствами передачи данных.
С помощью связи одна ПК получает возможность доступа к ресурсам другого, а именно: данных, периферийных устройств (принтера, модема, сканера и т.п.). Это свойство называется прозрачностью сети.
В зависимости от расположения компьютеров сети разделяют на локальные и глобальные.
Глобальная сеть может включать другие сети, локальные сети, отдельные отдаленные компьютеры. В свою очередь глобальные сети могут быть городскими, региональными, национальными или транснациональными ( пример — региональная сеть фирмы Биттернет – Местная интрасеть ). Элементы таких сетей могут располагаться на значительных расстояниях один от другого.
Локальные сети (локальные вычислительные сети – ЛОМ) объединяют ПК, расположенные на расстояния не больше нескольких километров. Их соединяют между собою с помощью скоростных линий связи и совместно используют программные и аппаратные ресурсы. Как правило, ЛОМ создается в границах одной организации. Такие сети иногда еще называют корпоративными системами .
Простейшим примером ЛОМ есть два ПК, которые имеют сети платы и соединенные между собою кабелем. Пример более сложной ЛОМ – это несколько ПК (рабочих станций), которые соединенные с более мощным ПК (сервером). В таких ЛОМ можно осуществлять доступ с одного ПК к информации как на сервере, так и на других рабочих станциях. Основными компонентами компьютерной сети являются рабочие станции, серверы, соединительные кабели. Рабочие станции предназначены для работы на них пользователей, а серверы – для обслуживания рабочих станций. Все элементы компьютерной сети, которые соединенные между собою, называют ееузлами (отдельная физическая единица сети). Сервер используется для объединения и распределения ресурсов компьютерной сети между клиентами. В качестве сервера может быть лишь одна довольно мощный ПК или несколько, один из которых главный, а остальные – резервные. Совокупность сервера и подключенных к нему ПК называют доменом.
Серверы являются файлу (для работы с файлами компьютерной сети), принт-сервери, серверы связи (для расширения возможностей факса или модема) и т.п. Поскольку файловый сервер обслуживает всю компьютерную сеть, то он должен довольно высокие качественные характеристики, а его накопители – большую емкость (объем).
Мощный ПК с большими емкостями оперативной памяти и жесткого диска выделяют под прокси-сервер, который выполняет несколько функций:
1) функция сохранения, которая состоит в том, что сервер сохраняет на жестком диске Web-страницу и при следующем запросе не обращается к глобальной сети Internet, а отображает ее со своей памяти;
2) функция ограничения доступа пользователей сети к определенным Web-страницам (функция фильтрации);
3) ведения журнала регистрации, где сохраняются дата вызова Web-страницы и ее имя, имя пользователя, который ее активизировал и т.п..
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.
Лекция 19. Глобальные сети
В 1969 году в США была создана компьютерная сеть ARPAnet, объединяющая компьютерные центры министерства обороны и ряда университетских (академических) организаций. Проект ARPA, разрабатываемый по инициативе министерства обороны США, должен был объединить в единую компьютерную сеть разнородные компьютеры, работающие на различных платформах и связанные очень ненадежными каналами. Эта сеть была предназначена для узкой цели: главным образом для изучения того, как поддерживать связь в случае ядерного нападения и для помощи исследователям в обмене информацией. Именно такая постановка задачи привела к рождению новой сетевой технологии, основанной на протоколах TCP/IP и операционной системе UNIX, которая в настоящий момент стала технологией глобальной сети передачи данных.
По мере роста этой сети создавались и развивались многие другие сети. Еще до наступления эры персональных компьютеров создатели ARPAnet приступили к разработке программы Internetting Project («Проект объединения сетей»). Была создана крупнейшая в США сеть internet Во-вторых, были апробированы различные варианты взаимодействия этой сети с рядом других сетей США. Это создало предпосылки для успешной интеграции многих сетей в единую мировую (глобальную ) сеть. Такую «сеть сетей» теперь всюду называют Internet (в отечественных публикациях широко применяется и русскоязычное написание — Интернет).
19.2. Принципы построения и организационная структура Интернет. Структура Интернет
Все наши компьютеры объединены в локальную сеть, и имеют локальную IP- адресацию. Пакеты с такой адресацией «путешествовать» в глобальной сети не смогут, т.к. маршрутизаторы их не пропустят.
Поэтому существует шлюз, который преобразовывает пакеты с локальнымиIP-адресами, давая им свой внешний адрес. И дальше ваши пакеты путешествуют с адресом шлюза (рис.19.1). Маршрутизаторы объединяют отдельные сети в общую составную сеть(см. рисунок ниже). К каждому маршрутизатору могут быть присоединены несколько сетей (по крайней мере две).
Маршрут — это последовательность маршрутизаторов, которые должен пройти пакет от отправителя до пункта назначения.
Схема объединения отдельных сетей в общую составную сеть следующая:
Локальных сетей слишком много, поэтому реально объединяют автономные системы.
Автономная система (AS — autonomous system)- сеть находящаяся под одним административным контролем, это может быть несколько компьютеров или большая сеть (понятие достаточно условное) рис. 19.2.
19.3. Адресация в Интернете
IP –адрес. Для того, чтобы в процессе обмена информацией компьютеры могли найти друг друга , в Интернете существует единая система адресации, основанная на использовании IP-адреса.
Каждый компьютер, подключенный к Интернету , имеет свой уникальный 32-битныйм(в двоичной системе ) IP-адрес.
Рис.19.1. Схема прохождения пакетов из локальной сети к серверу.
Рис.19.2. Схема объединения отдельных сетей в общую составную сеть
можно посчитать общее количество различных IP –адресов.
N=2 32 =4 294 967 296
Система IP-адресации учитывает структуру Интернета, т.е.то, что Интернет является сетью сетей , а не объединением отдельных компьютеров. IP-адрес содержит адре6с сети и адрес компьютера в данной сети.
Для обеспечения максимальной гибкости в процессе распределения IP-адресов , в зависимости от количества компьютеров в сети, адреса разделяются на три класса:
Первые биты адреса отводятся для идентификации класса , а остальные разделяются на адрес сети и адрес компьютера в таблице.
Таблица IP-адресация в сетях различных классов