2. ОСНОВЫ СЕТЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
Слово Интернет (Internet) состоит из двух частей Inter и net – сеть. Таким образом, Интернет – это сеть сетей, следовательно, изучение интернет-технологий естественно начать с рассмотрения основ компьютерных сетей.
Компьютерная сеть – это набор связанных между собой автономных компьютеров.
Следует заметить, что ни Интернет, ни Всемирная паутина, строго говоря, не являются сетями. Интернет – это сеть сетей, а Всемирная паутина (WWW – World Wide Web) – распределенная система на базе Интернет.
Распределенная система – это такая система, в которой наличие многочисленных автономных компьютеров незаметно для пользователя. С его точки зрения, это единая система. Например, Всемирную паутину можно рассматривать как один большой сайт. Это обычно достигается с помощью специального программного обеспечения, надстраиваемого над операционной системой и называемого связующим программным обеспечением.
Компьютерная сеть не представляется пользователю чем-то единым. Она представляет собой набор связанных между собой автономных компьютеров. Пользователь имеет дело с конкретными компьютерами, ее составляющими, и если они имеют различное аппаратное и программное обеспечение, это не останется для него незамеченным. Так, чтобы запустить программу на удаленной машине пользователю необходимо явно на ней зарегистрироваться и потом дать команду на запуск.
При построении распределенных систем особая роль отводится программному обеспечению. «На самом деле распределенная система является программной системой, построенной на базе сети. Эта программная система обеспечивает высокую степень связности и прозрачности элементов. Таким образом, различие между компьютерной сетью и распределенной системой заключается в программном обеспечении (особенно в операционной системе) а не в аппаратуре [1, С. 23]»
Применение компьютерных сетей
Рассмотрим основные области применения компьютерных сетей. В бизнесе это:
- совместное использование ресурсов (принтеров, сканеров и т. д.) и информации (базы данных, архитектуры клиент-сервер);
- коммуникации (электронная почта, совместная работа удаленных сотрудников, видеоконференции);
- деловое общение с другими компаниями;
- электронная коммерция.
- доступ к удаленной информации;
- общение (электронная почта, электронные конференции, системы диалоговых сообщений (чаты), ICQ, Napster);
- электронные развлечения (on-line игры, видео по заказу, интерактивное телевидение и т. д.);
- электронный бизнес (интернет-магазины, онлайновые аукционы, управление банковскими счетами, осуществление платежей).
Классификация компьютерных сетей
Компьютерные сети можно классифицировать по различным основаниям (табл. 2):
| Классификационные признаки | Значения классификационных признаков |
|---|---|
| По типу канализации сигнала | Кабельные; беспроводные |
| По технологии передачи данных | Широковещательные; с передачей от узла к узлу |
| По охвату | Локальные; муниципальные; глобальные |
Беспроводные сети
Беспроводные сети – это сети, в которых для передачи информации не используются какие-либо средства канализации сигнала (коаксиальный кабель, витая пара, волоконно-оптическая линия).
Одним из возможных перспективных направлений применения беспроводных сетей является мобильная коммерция (m-commerce) – использование беспроводных карманных персональных компьютеров (КПК) для осуществления банковских операций, покупок в интернет-магазинах и даже оплаты покупок в обычных магазинах. Такие системы позволят покупателю, до совершения покупки, узнать о возможном наличии таких же товаров по более низким ценам. Тоже самое распространяется и на другие сферы: общепит, всевозможные сервисные службы. Ожидается распространение и других мобильных служб: мобильные карты местности, локализованный прогноз погоды и т.п.
Широковещательные сети и сети с передачей от узла к узлу
При построении сетей используется два типа технологии передачи данных:
В широковещательных используется единый канал связи, используемый всеми машинами, объединенными в сеть. Сообщение, организованное в пакеты, получают сразу все машины, а в поле адреса пакета содержится информация, указывающая, кому именно адресовано сообщение. При получении пакета, каждая машина проверяет поле адреса и, если сообщение предназначено ей, производит его обработку. В противном случае сообщение игнорируется.
Здесь можно провести аналогию с обращением в супермаркете по каналам громкой связи к конкретному работнику, с просьбой подойти в какое-либо место. Оно «обрабатывается» только этим, конкретно взятым работником, в то время как остальные его проигнорируют и будут заниматься своими текущими делами.
В широковещательных сетях существует возможность широковещательной передачи, когда пакет адресуется сразу всем машинам сети при помощи специального кода в поле адреса. Так же возможна передача группе машин, что будет называться многоадресной передачей. Нетрудно придумать аналогию из повседневной жизни. Так, в аэропорту объявление может быть адресовано всем пассажирам (широковещательная передача), а на университетской доске объявлений может находиться сообщение, адресованное студентам какой-то конкретной группы (многоадресная передача).
Сети с передачей от узла к узлу состоят из большого числа соединенных пар машин. В таких сетях, чтобы пакету добраться до пункта назначения, необходимо пройти через ряд промежуточных машин. Обычно имеется несколько возможных путей прохождения пакета, и выбор оптимального пути играет очень важную роль.
Обычно, хотя и не всегда, в небольших сетях используется широковещательная технология передачи данных, в то время как в больших используется передача от узла к узлу.
Локальные сети
Локальные вычислительные сети (ЛВС или LAN) – это сети, которые располагаются в пределах одного или же группы рядом расположенных зданий. Их обычно используют для объединения компьютеров и рабочих станций в офисах компании и обеспечения совместного доступа к используемым ресурсам: принтерам, сканерам, базам данных и т. д. В локальных сетях обычно используется технология широковещательной передачи данных. Наиболее распространенными топологиями являются шина и кольцо (рис. 1,а). Примером локальных сетей являются широко распространенные сети Ethernet.
Муниципальные сети
Муниципальные сети (MAN) – это сети, объединяющие локальные компьютеры в пределах одного города. Самым распространенным примером муниципальных сетей являются сети, построенные на базе инфраструктуры сетей кабельного телевидения (рис. 1,б). В таких сетях по одним и тем же линиям связи передаются как телевизионный, так и цифровой сигналы. Через входное устройство муниципальная сеть подключается к Интернет.
Рис. 1. Виды компьютерных сетей: а – локальные; б – муниципальные; в – глобальные сети
Глобальные сети и интерсети
Глобальная сеть (рис. 1,в) охватывает значительную географическую территорию: область, страну или даже целый континент. Она объединяет машины, выполняющие пользовательские приложения, которые называются хостами. Хосты соединяются коммуникационными подсетями, для краткости называемые подсетями. Можно провести аналогию с телефонными аппаратами соединенными телефонной сетью. Здесь телефонным аппаратам будут соответствовать хосты, а телефонной сети – подсеть. Задачей подсети является передача сообщений от хоста к хосту и, таким образом в глобальных сетях коммуникативный аспект отделен от прикладного, что значительно увеличивает структуризацию сети, а следовательно, упрощает ее разработку и обслуживание.
Подсеть в свою очередь состоит из компонентов двух типов: линий связи и маршрутизаторов. Задачей маршрутизаторов является определение маршрута передаваемого информационного пакета. Существует огромное количество алгоритмов маршрутизации, некоторые из которых будут рассмотрены в дальнейшем.
Если какие-либо два маршрутизатора не соединены напрямую, то они общаются через промежуточные маршрутизаторы. Тогда переданный пакет получается каждым промежуточным маршрутизатором целиком, хранится на нем до тех пор, пока не освободится требуемая линия связи, а затем передается дальше. Подсети, работающие по такому принципу, называются подсетями с промежуточным хранением. На сегодняшний день все подсети глобальных сетей за исключением тех, которые используют спутники связи, являются подсетями с промежуточным хранением.
В глобальных сетях обычно используется коммутация пакетов, алгоритм работы которой в самых общих чертах следующий:
- Приложение, выполняемое на передающем хосте, дает запрос на пересылку сообщения приложению, выполняемому на принимающем хосте.
- Передающий хост осуществляет разбивку сообщения на пакеты, каждый из которых имеет порядковый номер.
- Пакеты друг за другом направляются в линию связи и по отдельности передаются по подсети.
- Маршрутизаторы подсети определяют оптимальный маршрут прохождения пакетов. Решение о выборе маршрута маршрутизаторами осуществляется на локальном уровне согласно алгоритму маршрутизации. При этом предпринимается попытка проложить оптимальный путь, учитывая, например, степень загруженности линий связи.
- Принимающий хост собирает пакеты и реконструирует начальное сообщение.
- Сообщение передается приложению, исполняемому на принимающем хосте.
Следует заметить, что глобальные сети обычно являются объединением нескольких локальных сетей. Такие объединения сетей называются интерсетями, т. е., объединенными сетями. В англоязычной литературе для этих целей используется термин internet, т. е. интерсеть, которая начинается со строчной буквы, в отличие от слова Интернет (Internet), начинающегося с прописной.
Так как при создании сетей используется разнообразное сетевое оборудование и программное обеспечение, различные сети часто бывают несовместимыми и поэтому для объединения несовместимых сетей используются шлюзы, которые являются своеобразными адаптерами.