Простейшую сеть можно получить связав группу компьютеров

Обновлено: 02.07.2024

Компьютерная сеть – это группа компьютеров, соединенных линиями связи.

Для передачи данных между компьютерами могут использоваться:

специальные электрические кабели;

оптоволокно (нить из стекла или пластика, по которой идет свет);

радиоволны (в беспроводных сетях).

Объединяя компьютеры в сеть, мы получаем следующие преимущества :

быстрый обмен данными между компьютерами без использования сменных носителей ( CD - и DVD -дисков, флэш-дисков);

совместное использование ресурсов:

общих данных, которые могут быть размещены на одном компьютере;

программ, которые могут запускаться с другого компьютера;

внешних устройств (например, все компьютеры в сети могут использовать один принтер);

электронную почту и другие способы сетевого общения (чаты, форумы и т.п.).

В то же время существуют и недостатки :

необходимы денежные затраты на сетевое оборудование (кабели, вспомогательные устройства) и программное обеспечение (например, операционную систему специального типа);

снижается безопасность данных, поэтому компьютеры, на которых ведутся секретные разработки, не должны быть подключены к сети;

для настройки сети и обеспечения её работы необходим высококвалифицированный специалист – системный администратор.

Системный администратор обычно решает следующие задачи:

устанавливает и настраивает программное обеспечение;

устанавливает права доступа пользователей к ресурсам сети;

обеспечивает защиту информации;

предотвращает потерю данных в случае сбоя электропитания;

периодически делает резервные копии данных на DVD -дисках, съемных жестких дисках;

устраняет неисправности в сети.

Какие бывают сети?

По «радиусу охвата» обычно выделяют следующие типы компьютерных сетей:

персональные сети (англ. PAN - Personal Area Network ), объединяющие устройство одного человека (сотовые телефоны, карманные компьютеры, смартфоны, ноутбук и т.п.) в радиусе не более 30 м; самый известный стандарт таких сетей – Bluetooth ;

локальные сети (англ. LAN - Local Area Network ), объединяющие, как правило, компьютеры в пределах одного или нескольких соседних зданий;

корпоративные сети (англ. Corporate network ) – сети компьютеров одной организации (возможно, находящиеся в разных районах города или даже в разных городах);

городские сети (англ. MAN - Metropolitan Area Network ), объединяющие компьютеры в пределах города;

глобальные сети ( WAN - Wide Area Network ), объединяющие компьютеры в разных странах; типичный пример глобальной сети – Интернет .

Серверы и клиенты

В любой сети одни компьютеры используют ресурсы других. Для описания роли компьютеров в обмене данными вводят два термина: сервер и клиент.

Сервер – это компьютер, это компьютер, предоставляющий свои ресурсы (файлы, программы, внешние устройства и т.д.) в общее использование.

Клиент – это компьютер, использующий ресурсы сервера.

Обычно серверы – это специально выделенные мощные компьютеры, которые используются только для обработки запросов большого числа клиентских компьютеров ( рабочих станций ) и, как правило, включены постоянно. Чаще всего они находятся в отдельных помещениях, куда пользователи не имеют доступа; это повышает защищенность данных.

В крупных локальных сетях используются несколько серверов, каждый из которых решает свою задачу:

файловый сервер хранит данные и обеспечивает доступ к ним;

сервер печати обеспечивает доступ к общему принтеру;

почтовый сервер управляет электронной почтой;

серверы приложений (например, серверы баз данных) выполняют обработку информации по запросам клиентов.

Сервер получает запросы от клиентов, ставит их в очередь и после выполнения посылает каждому клиенту ответ с результатами выполнения запроса. Задача клиента – послать серверу запрос в определенном формате и после получения ответа вывести ответ на монитор пользователя. Такая технология называется « клиент-сервер ». Её используют, например, все веб-сайты в Интернете: программа-браузер (клиент) посылает запрос веб-серверу и выводит его ответ (веб-страницу) на экран.

Обмен данными

Для того чтобы люди могли полноценно общаться, нужно, чтобы они говорили на одном языке. Эта аналогия действует и для компьютерных систем, где вместо слова «язык» используется термин «протокол».

Протокол – это набор правил и соглашений, определяющих порядок обмена данными в сети.

Можно объединить в одну сеть устройства, которые используют разные протоколы обмена данными. Для этого требуется устройство «переводчик», которое называется шлюзом . Задача шлюза – «перевести» принятые данные в формат другого протокола. Шлюзы часто используют для связи между промышленными сетями (измерительной аппаратурой, датчиками) и сетями персональных компьютеров.

В современных сетях пересылаемые данные делятся на пакеты . Дело в том, что чаще всего одна линия связи используется для обмена данными между несколькими узлами. Если передавать большие файлы целиком, то получится, что сеть будет заблокирована, пока не закончится передача файла. Кроме того, в этом случае при сбое весь файл нужно передавать заново, это увеличивает нагрузку на сеть.

Если передавать отдельные пакеты, время ожидания сокращается до времени передачи одного пакета (это доли секунды), нагрузка на линию связи становится более равномерной. По сети одновременно передаются пакеты, принадлежащие нескольким файлам. На рисунке по одной линии связи (между узлами 3 и 4) одновременно выполняется передача данных от узла 2 к узлу 5 (пакеты обозначены синими прямоугольниками) и от узла 1 к узлу 6 (красные прямоугольники).

Вместе с каждым пакетом передается его контрольная сумма – число, найденное по специальному алгоритму и зависящее от всех данных пакета. Узел-приёмник рассчитывает контрольную сумму полученного блока данных и, если она не сходится с контрольной суммой, указанной в пакете, фиксируется ошибка и этот пакет (а не весь файл!) передаётся, как правило, ещё раз.

Казалось бы, чем меньше размер пакета, тем лучше. Однако это не так, потому что любой пакет кроме «полезных» данных содержит служебную информацию: адреса отправителя и получателя, контрольную сумму. Поэтому в каждом случае ест некоторый оптимальный размер пакета, который зависит от многих условий (например, от уровня помех, количества компьютеров в сети, предаваемых данных и т.д.). Чаще всего для обмена данными в локальных сетях и в Интернете используются пакеты размером не более 1,5 Кбайт.

Что такое компьютерная сеть?

Какие каналы связи могут использоваться в сетях?

Какие преимущества даёт объединение компьютеров в сеть? Что при этом ухудшается?

Какие бывают компьютерные сети?

Компьютеры в сети могут соединяться между собой по-разному, в зависимости от типа компьютеров, расстояния, на котором они находятся, и функций, которые на них возлагаются. Поэтому различают следующие виды сетей:

Компьютерные сети могут соединять различное количество компьютеров и охватывать различные по величине территории. Сеть, соединяющая компьютеры, расположенные в пределах кабинета, помещения, одного или нескольких домов, называют локальной. Локальные сети создаются в учебных заведениях, банках, других организациях. В локальной сети может быть от двух до нескольких сотен компьютеров. Главной особенностью локальной сети сравнительно короткие, скоростные, качественные линии связи.

Локальные компьютерные сети

В зависимости от технологии передачи данных различают:

локальные сети с маршрутизацией данных;
локальные сети с селекцией данных.

В зависимости от используемых физических средств соединения локальные сети подразделяются на кабельные и беспроводные.

Архитектура клиент-сервер может использоваться как в одноранговых локальных сетях, так и в сетях с иерархической структурой (выделенный сервер).

Равноправие компьютеров в такой сети означает, что каждый владелец компьютера, имеющего доступ к сети, может самостоятельно управлять ресурсами и данными, находящимися на компьютере. Разрешить пользоваться ресурсами и данными того или иного компьютера означает предоставить общий доступ пользователям, находящимся в той же группе, что и данный компьютер, а также можно установить пароль доступа и права доступа к ресурсу. В связи с этим каждый владелец компьютера несет ответственность за сохранность и работоспособность конкретного ресурса и рабочей станции в целом. Компьютер, находящийся в локальной сети, но при этом не входит в ту или иную группу пользователей, не сможет воспользоваться общим ресурсом, выделенным для данной группы пользователей.

Создание сети с выделенным сервером, аккумулирует большой объем общей информации, позволяет снизить требования к техническим характеристикам других компьютеров в сети, что способствует уменьшению суммарных расходов на покупку всего оборудования.

Достоинства иерархической сети:

надежная система защиты;
высокое быстродействие;
отсутствие ограничений на число рабочих станций.

Недостатки иерархической сети:

высокая стоимость, так как необходимо выделять мощный компьютер под выделенный сервер и поддерживать работу сети, прибегнув к услугам системного администратора;
меньшая гибкость по сравнению с одноранговых сетями.
Комбинируя перечисленные выше виды локальных сетей, можно получить сети более сложных видов, принципов организации и функционирования:
комбинирование одноранговой и иерархической сети, где рабочие станции взаимодействуют как по принципу функционирования временной сети, так и по принципам функционирования иерархических сетей;
иерархическая сеть с несколькими выделенными серверами (файловый сервер, сервер печати и т.д.);
иерархическая сеть, функционирование которой основано на иерархии серверов, когда сервер нижнего уровня подключаются к серверам более высокого уровня.

Сервер является ядром локальной сети и обеспечивает доступ пользователей к информационной системе. Все отдельные рабочие станции и любые совместно используемые периферийные устройства, например принтеры, подсоединяются к файл-серверу.

Каждая рабочая станция представляет собой обычный персональный компьютер, работающий под управлением собственной дисковой операционной системы, содержит плату сетевого интерфейса и физически соединена кабелями с файл-сервером.

К преимуществам локальных компьютерных сетей можно отнести:

возможность совместного использования ресурсов сети (файлов, принтеров, модемов и т.д.);
оперативный доступ к любой информации сети;
надежные средства резервирования и хранения информации;
защита информации от несанкционированного доступа;
возможность использования современных технологий, в частности, системы электронного документооборота, сетевых баз данных, приема / передачи факсов, доступа в Интернет.

Глобальные компьютерные сети

Сети, соединяющие компьютерные сети и отдельные компьютеры, размещенные в разных городах и странах, частях света, называют глобальными (WAN). В глобальных сетях часто используются существующие линии связи, например телефонные, телеграфные, сотовые линии.

Наиболее известной глобальной сетью является Интернет. Интернет также называют сетью сетей. Существуют еще и другие глобальные сети. Например, сети банковских систем, сети авиакомпаний, научных организаций.

Как создают компьютерную сеть?

Компьютерные сети состоят из узлов, которыми могут быть компьютер, принтер или другое устройство, связанное с сетью. Компьютеры разделяют на два типа: рабочие станции, на которых работают пользователи, и серверы, обслуживающие эти станции.

Компьютеры в сети могут иметь различное назначение. Например, к компьютеру, входящему в сеть, могут быть присоединены периферийные устройства. Для того чтобы использовать одно из них, указанному компьютеру направляется запрос. В ответ на эти запросы компьютеры предоставляют услуги по доступу к собственным или сетевым ресурсам.

Основными компонентами аппаратной составляющей компьютерной сети есть рабочие станции, серверы, сетевые платы, оборудование для обеспечения передачи данных по различным каналам связи.

Серверы используются для объединения и распределения ресурсов компьютерной сети между клиентами (рабочими станциями).

Как мы уже писали, компьютеры, которые одновременно могут выполнять функции сервера и рабочей станции при работе в сети, образуют одноранговую компьютерную сеть, то есть такую, где всем узлам сети предоставлен одинаковый приоритет, при этом ресурсы каждого узла доступны другим узлам сети.

Для работы в компьютерной сети каждому узлу сети необходима сетевая плата (сетевой адаптер), к которой подсоединяют сетевой кабель.

Сетевая плата

Функции сетевой платы:

подготовка данных, поступающих от компьютера, к передаче с помощью сетевого кабеля;
передача данных на другой компьютер;
управления потоком данных между компьютером и средой передачи;
прием данных с кабеля и перевод в форму, понятную для центрального процессора компьютера.

Каналы связи можно сравнивать с транспортными системами грузовых или пассажирских перевозок. Транспортировка пассажиров может осуществляться по воздуху (самолетами, аэростатами и другими воздушными средствами), железной дорогой или по воде (лодки, теплоходы и т.д.), по суше (автомобили, поезда, конные экипажи, верблюжьи караваны и т.д.). В зависимости от среды транспортировки подбирают и подходящее средство передвижения.

Компьютеры внутри локальной сети соединяются с помощью кабелей, передающих сигналы. Кабели классифицируются в зависимости от возможных значений скорости передачи данных и частоты возникновения сбоев и ошибок. Чаще всего используются кабели трех основных категорий:

витая пара;
коаксиальный кабель;
оптоволоконный кабель.

Для построения локальных сетей сейчас наиболее широко используется витая пара. Внутри такой кабель состоит из двух или четырех пар медного провода, скрученных между собой. Витая пара подключается к компьютеру с помощью разъема, который очень напоминает телефонный разъем. Витая пара способна обеспечивать работу сети на скоростях 1, 10, 100, 1000 Мбит/с.

Самый простой коаксиальный кабель состоит из медной жилы, изоляции, ее окружает, экрана в виде металлической оплетки и внешней оболочки. По центральному проводу кабеля передаются сигналы, в которые предварительно были преобразованы данные. Такой провод может быть как моно-, так и многожильным.

В основе оптоволоконного кабеля содержатся оптические волокна, данные по которым передаются в виде импульсов света. Электрические сигналы по оптоволоконному кабелю не передаются, он не распространяет электромагнитное излучение, поэтому сигнал нельзя перехватить, что практически исключает несанкционированный доступ к данным. Оптоволоконный кабель используют для транспортировки больших объемов данных на максимально доступных скоростях. Сейчас широко используется скорость 1000 Мбит/с, приобретает все большее распространение скорость 10 Гбит/с и выше. Главным недостатком такого кабеля является его хрупкость: его легко повредить, а монтировать и соединять можно только с помощью специального оборудования.

Аппаратное и программное обеспечение сетей

Конструктивно компьютерная сеть представляет собой совокупность компьютеров, которые объединены каналами связи и обеспечена аппаратным и программным сетевым оборудованием. На каждом клиенте сети устанавливается программа-клиент. На серверах сети устанавливают программу-сервер, которая предоставляет услуги программам-клиентам.

Для построения локальной сети или для передачи данных между различными локальными сетями и их подключения к Интернету используют также маршрутизаторы (роутеры).

Подключение компьютеров к сети

Как передаются данных от одного компьютера к другому?

К программному обеспечению компьютерных сетей относятся прежде всего сетевые операционные системы (ОС).

Протоколы устанавливаются в дипломатии во время общения дипломатов и других официальных лиц для того, чтобы избежать недоразумений. Есть определенные правила этикета, хотя они имеют различия в разных странах мира, правила (протоколы) проведение олимпийских игр, правила переезда перекрестка на автомобильных дорогах и тому подобное.

Протоколы также помогают не допускать ошибок при передаче и получении данных.

В сети Интернет используют такие протоколы доступа к сетевым службам передачи данных:

Протокол НТТР используется при пересылке веб-страниц с одного компьютера на другой.

FTP дает возможность абоненту обмениваться двоичными и текстовыми файлами с любым компьютером сети. Установив связь с удаленным компьютером, пользователь может скопировать файл с удаленного компьютера на свой или скопировать файл со своего компьютера на удаленный.

Протокол TELNET дает возможность абоненту работать на любом компьютере сети Интернет как на своем собственном, то есть запускать программы, менять режим работы и тому подобное. На практике возможности лимитируются уровнем доступа, заданным администратором удаленной машины.

Сетевые службы и приложения

Не всякий приложение, выполняемое в сети, является распределенным. Значительная часть истории локальных сетей связана именно с использованием обычных нераспределенных приложений. Рассмотрим, например, как происходила работа пользователя с известной в свое время СУБД dBase. Файлы базы данных, с которыми работали все пользователи сети, располагались на файловом сервере. Сама же СУБД хранилась на каждом клиентском компьютере в виде единого программного модуля. Программа dBase была рассчитана только на обработку данных, расположенных на том же компьютере, что и сама программа. Пользователь запускал dBase на своем компьютере и программа искала данные на локальном диске, совершенно не принимая во внимание существование сети. Чтобы обрабатывать с помощью dBase данные, расположенные на удаленном компьютере, пользователь обращался к услугам файловой службы, доставляла данные с сервера на клиентский компьютер и создавала для СУБД эффект их локального хранения.

Большинство приложений, используемых в локальных сетях в середине 80-х годов, были обычными нераспределенными приложениями. И это понятно: они были написаны для автономных компьютеров, а потом просто были перенесены в сетевую среду. Создание же распределенных приложений, хотя и сулило много преимуществ (снижение сетевого трафика, специализация компьютеров), оказалось делом совсем не простым. Нужно было решать множество дополнительных проблем: на сколько частей разбить приложение, какие функции возложить на каждую часть, как организовать взаимодействие этих частей, чтобы в случае сбоев и отказов оставшиеся, корректно завершали работу и т. д.

Адресация узлов сети

При объединении трех и более компьютеров важным аспектом становится их адресация.

К адресации узлов и схемы ее назначения выдвигается несколько требований:

Адрес должен быть уникальным в сети любого масштаба.
Схема назначения адресов должна быть легкой и не допускать дублирования.
Адреса в больших сетях должны быть иерархическими для удобства и скорости доставки информации.
Адресация должна быть удобной как для пользования так и для администрирования.
Адрес должен быть компактным, чтобы не перегружать память коммуникативного оборудования.

Эти требования трудно совместить в одной схеме, поэтому на практике часто используют одновременно несколько схем адресации и компьютер может иметь несколько адресов-имен.

Каждая из этих адресов используется, когда она в данном случае является более удобной. Существуют вспомогательные протоколы, которые по адресу одного типа могут определить адреса других типов.

Классификация сетевой адресации:

Уникальный адрес. Используется для идентификации отдельных узлов.
Групповой адрес. Идентифицирует сразу несколько узлов. Данные, которые направлены на групповой адрес, доставляются к каждому узлу группы.
Широковещательный адрес. Данные по широковещательным адресам направляются ко всем узлам сети.
Адрес произвольной рассылки. Используется в новом протоколе IPv6. Он задает группу адресов, данные доставляются не до всех узлов, а только к заданным.

Распространенные схемы адресации:

Аппаратные адреса. Как правило, это адрес, что прописана в сетевых адаптерах компьютеров и сетевого оборудования. Это так называемый МАС-адрес, который имеет формат в 6 байтов и обозначается двоичным или шестнадцатеричном кодом, например 11A0173BFD01.

МАС-адреса не нужно назначать, потому что они либо уже являются встроенными в устройство на стадии производства или автоматически генерируются при каждом запуске оборудования. В МАС-адресации отсутствует любая иерархия и при изменении оборудования (например, сетевого адаптера) меняется и адрес компьютера, или при наличии нескольких сетевых адаптеров, компьютер имеет несколько МАС-адресов.

Какие ресурсы относятся к глобальной сети?

Каждый компьютер имеет аппаратные, программные и информационные ресурсы. Аналогичные по типу ресурсы есть в каждой компьютерной сети, в том числе и Интернет.

Все аппаратные компоненты Интернета могут действовать в единой глобальной сети как на постоянной, так и на временной основе. Физический выход из строя или временное отключение отдельных участков Интернета, неработоспособность отдельных компьютеров, принадлежащих к глобальной сети, никак не влияют на возможность функционирования самой сети в целом.

Программные ресурсы Интернета составляют программы, с помощью которых обеспечивается функционирование сети.

Работу пользователя глобальной сети обслуживают тысячи программ, работающих на серверах и рабочих станциях. Все эти программы кому-то принадлежат по праву собственности (их производителям) и по праву на использование (тем, у кого они установлены). Без таких программ использовать различные ресурсы Интернета невозможно. Одни программы устанавливаются у пользователя на рабочей станции, которая подсоединяется к Интернету, другие программы устанавливаются на узловых компьютерах-серверах, обеспечивающих определенные услуги в глобальной сети.

Как формируются адреса ресурсов Интернета?

Каждый ресурс Интернета (аппаратный, программный, информационный) имеет свой адрес.

Для того чтобы в сети можно было обмениваться данными, каждый компьютер получает уникальный адрес, который называется IP-адресом (от англ. Internet Protocol address). По международному стандарту, любой IP-адрес компьютера состоит из четырех частей, разделенных точками:

Такой адрес содержит номер сети и номер компьютера пользователя в ней.

Итак, чтобы обратиться к определенному компьютеру в сети, следует указать его IP-адрес.

Доменное имя строится по иерархическому принципу, аналогично структуре имен папок файловой структуры. Идентификаторы (имена) доменов позволяют определить, какой организации принадлежит адрес и в какой стране эта организация расположена.

Имена для доменов верхнего уровня выдает информационный центр Интернета (InterNIC), остальные имен фиксируют те организации, которым такие права делегированы. Идентификаторы доменов верхнего уровня являются стандартными, в доменном имени они записываются справа. Они позволяют определить тип организации, которой принадлежит ресурс, или страну, в которой эта организация расположена.

Компьютерная сеть – это совокупность компьютеров и различных устройств, обеспечивающих информационный обмен между компьютерами в сети без использования каких-либо промежуточных носителей информации.

Создание компьютерных сетей вызвано практической потребностью пользователей удаленных друг от друга компьютеров в одной и той же информации. Сети предоставляют пользователям возможность не только быстрого обмена информацией, но и совместной работы на принтерах и других периферийных устройствах, и даже одновременной обработки документов.

Все многообразие компьютерных сетей можно классифицировать по группе признаков:

Территориальная распространенность;
Ведомственная принадлежность;
Скорость передачи информации;
Тип среды передачи;

По территориальной распространенности сети могут быть локальными, глобальными, и региональными.

По принадлежности различают ведомственные и государственные сети. Ведомственные принадлежат одной организации и располагаются на ее территории.

По скорости передачи информации компьютерные сети делятся на низко-, средне- и высокоскоростные.

По типу среды передачи разделяются на сети коаксиальные, на витой паре, оптоволоконные, с передачей информации по радиоканалам, в инфракрасном диапазоне.

Локальные компьютерные сети.

Локальная сеть объединяет компьютеры, установленные в одном помещении (например, школьный компьютерный класс, состоящий из 8—12 компьютеров) или в одном здании (например, в здании школы могут быть объединены в локальную сеть несколько десятков компьютеров, установленных в различных предметных кабинетах).

В небольших локальных сетях все компьютеры обычно равноправны, т. е. пользователи самостоятельно решают, какие ресурсы своего компьютера (диски, каталоги, файлы) сделать общедоступными по сети. Такие сети называются одноранговыми.

Если к локальной сети подключено более десяти компьютеров, то одноранговая сеть может оказаться недостаточно производительной. Для увеличения производительности, а также в целях обеспечения большей надежности при хранении информации в сети некоторые компьютеры специально выделяются для хранения файлов или программ-приложений. Такие компьютеры называются серверами, а локальная сеть — сетью на основе серверов.
Каждый компьютер, подключенный к локальной сети, должен иметь специальную плату (сетевой адаптер). Между собой компьютеры (сетевые адаптеры) соединяются с помощью кабелей.

Общая схема соединения компьютеров в локальные сети называется топологией сети. Топологии сети могут быть различными.

Сети Ethernet могут иметь топологию «шина» и «звезда». В первом случае все компьютеры подключены к одному общему кабелю (шине), во втором - имеется специальное центральное устройство (хаб), от которого идут «лучи» к каждому компьютеру, т.е. каждый компьютер подключен к своему кабелю.

Структура типа «шина» проще и экономичнее, так как для нее не требуется дополнительное устройство и расходуется меньше кабеля. Но она очень чувствительна к неисправностям кабельной системы. Если кабель поврежден хотя бы в одном месте, то возникают проблемы для всей сети. Место неисправности трудно обнаружить.

В этом смысле «звезда» более устойчива. Поврежденный кабель – проблема для одного конкретного компьютера, на работе сети в целом это не сказывается. Не требуется усилий по локализации неисправности.

В сети, имеющей структуру типа «кольцо» информация передается между станциями по кольцу с переприемом в каждом сетевом контроллере. Переприем производится через буферные накопители, выполненные на базе оперативных запоминающих устройств, поэтому при выходе их строя одного сетевого контроллера может нарушиться работа всего кольца.
Достоинство кольцевой структуры – простота реализации устройств, а недостаток – низкая надежность.

Региональные компьютерные сети.

Локальные сети не позволяют обеспечить совместный доступ к информации пользователям, находящимся, например, в различных частях города. На помощь приходят региональные сети, объединяющие компьютеры в пределах одного региона (города, страны, континента).

Корпоративные компьютерные сети.

Многие организации, заинтересованные в защите информации от несанкционированного доступа (например, военные, банковские и пр.), создают собственные, так называемые корпоративные сети. Корпоративная сеть может объединять тысячи и десятки тысяч компьютеров, размещенных в различных странах и городах (в качестве примера можно привести сеть корпорации Microsoft, MSN).

Глобальная компьютерная сеть Интернет.

В 1969 году в США была создана компьютерная сеть ARPAnet, объединяющая компьютерные центры министерства обороны и ряда академических организаций. 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. 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"). Успех этого проекта привел к следующим результатам. Во-первых, была создана крупнейшая в США сеть internet (со строчной буквы i). Во-вторых, были опробованы различные варианты взаимодействия этой сети с рядом других сетей США. Это создало предпосылки для успешной интеграции многих сетей в единую мировую сеть. Такую "сеть сетей" теперь всюду называют Internet (в отечественных публикациях широко применяется и русскоязычное написание - Интернет).

В настоящее время на десятках миллионов компьютеров, подключенных к Интернету, хранится громадный объем информации (сотни миллионов файлов, документов и т. д.) и сотни миллионов людей пользуются информационными услугами глобальной сети.

Интернет — это глобальная компьютерная сеть, объединяющая многие локальные, региональные и корпоративные сети и включающая в себя десятки миллионов компьютеров.

В каждой локальной или корпоративной сети обычно имеется, по крайней мере, один компьютер, который имеет постоянное подключение к Интернету с помощью линии связи с высокой пропускной способностью (сервер Интернета).

Надежность функционирования глобальной сети обеспечивается избыточностью линий связи: как правило, серверы имеют более двух линий связи, соединяющих их с Интернетом.

Основу, «каркас» Интернета составляют более ста миллионов серверов, постоянно подключенных к сети.

К серверам Интернета могут подключаться с помощью локальных сетей или коммутируемых телефонных линий сотни миллионов пользователей сети.

Адресация в Интернет

Для того, чтобы связаться с некоторым компьютером в сети Интернет, Вам надо знать его уникальный Интернет - адрес. Существуют два равноценных формата адресов, которые различаются лишь по своей форме: IP - адрес и DNS - адрес.

IP - адрес состоит из четырех блоков цифр, разделенных точками. Он может иметь такой вид:
84.42.63.1

Каждый блок может содержать число от 0 до 255. Благодаря такой организации можно получить свыше четырех миллиардов возможных адресов. Но так как некоторые адреса зарезервированы для специальных целей, а блоки конфигурируются в зависимости от типа сети, то фактическое количество возможных адресов немного меньше. И тем ни менее, его более чем достаточно для будущего расширения Интернет.

С понятием IP - адреса тесно связано понятие "хост". Под хостом понимается любое устройство, использующее протокол TCP/IP для общения с другим оборудованием. Это может быть не только компьютер, но и маршрутизатор, концентратор и т.п. Все эти устройства, подключенные в сеть, обязаны иметь свой уникальный IP - адрес.

Если Вы вводите DNS - адрес, то он сначала направляется в так называемый сервер имен, который преобразует его в 32 - битный IP - адрес для машинного считывания.

DNS - адрес обычно имеет три составляющие (хотя их может быть сколько угодно).

Доменная система имен имеет иерархическую структуру: домены верхнего уровня - домены второго уровня и так далее. Домены верхнего уровня бывают двух типов: географические (двухбуквенные - каждой стране свой код) и административные (трехбуквенные).

России принадлежит географический домен ru.

gov - правительственное учреждение или организация
mil - военное учреждение
com - коммерческая организация
net - сетевая организация
org - организация, которая не относится не к одной из выше перечисленных

Среди часто используемых доменов - идентификаторов стран можно выделить следующие:

at - Австрия
au - Австралия
ca - Канада
ch - Швейцария
de - Германия
dk - Дания
es - Испания
fi - Финляндия
fr - Франция
it - Италия
jp - Япония
nl - Нидерланды
no - Норвегия
nz - Новая Зеландия
ru - Россия
se - Швеция
uk - Украина
za - Южная Африка

URL (Uniform Resource Locator, унифицированный определитель ресурсов) - это адрес некоторой информации в Интернет. Он имеет следующий формат:
тип ресурса://адрес узла/прочая информация
Наиболее распространенными считаются следующие типы ресурсов:

Ресурсная часть URL всегда заканчивается двоеточием и двумя или тремя наклонными чертами. Далее следует конкретный адрес узла, который Вы хотите посетить. За ним в качестве ограничителя моет стоять наклонная черта. В принципе, этого вполне достаточно. Но если Вы хотите просмотреть конкретный документ на данном узле и знаете точно его место расположения, то можете включить его адрес в URL. Ниже приведены несколько URL и расшифровка их значений:

Исторически главной целью объединения компьютеров в сеть было разделение ресурсов: пользователи компьютеров, подключенных к сети, или приложения, выполняемые на этих компьютерах, получают возможность автоматического доступа к разнообразным ресурсам остальных компьютеров сети, к числу которых относятся:

· периферийные устройства, такие как диски, принтеры, плоттеры, сканеры и др.;

· данные, хранящиеся в оперативной памяти или на внешних запоминающих устройствах;

· вычислительная мощность (за счет удаленного запуска «своих» программ на «чужих компьютерах).

Чтобы обеспечить пользователей разных компьютеров возможностью совместного использования ресурсов сети, компьютеры необходимо оснастить некими дополнительными сетевыми средствами.

Рассмотрим простейшую сеть, состоящую из двух компьютеров, к одному из которых подключен принтер (рис.). Какие дополнительные средства должны быть предусмотрены в обоих компьютерах, чтобы с принтером мог работать не только пользователь компьютера В, к которому этот принтер непосредственно подключен, но и пользователь компьютера А?

Для связи устройств в них, прежде всего, должны быть предусмотрены внешние интерфейсы. Наряду с внешними электронные устройства могут использовать внутренние интерфейсы, определяющие логические и физические границы между входящими в их состав модулями. Так, известный интерфейс «общая шина» является внутренним интерфейсом компьютера, связывающим оперативную память, процессор и другие блоки компьютера.

Интерфейс — в широком смысле — формально определенная логическая и/или физическая граница между взаимодействующими независимыми объектами. Интерфейс задает параметры, процедуры и характеристики взаимодействия объектов.

Разделяют физический и логический интерфейсы

· Физический интерфейс (называемый также портом) - определяется набором электрических связей и характеристиками сигналов. Обычно он представляет собой разъем с набором контактов, каждый из которых имеет определенное назначение, например, это может быть группа контактов для передачи данных, контакт синхронизации данных и т. п. Пара разъемов соединяется кабелем, состоящим из набора проводов, каждый из которых соединяет соответствующие контакты. В таких случаях говорят о создании линии, или канала, связи между двумя устройствами.

На рис. мы видим интерфейсы двух типов: компьютер-компьютер и компьютер-периферийное устройство.

· Интерфейс компьютер компьютер позволяет двум компьютерам обмениваться информацией. С каждой стороны он реализуется парой:

o аппаратным модулем, называемым сетевым адаптером, или сетевой интерфейсной картой (Network Interface Card, NIC);

o драйвером сетевой интерфейсной карты - специальной программой, управляющей работой сетевой интерфейсной карты.

· Интерфейс компьютер-периферийное устройство (в данном случае интерфейс компьютер-принтер) позволяет компьютеру управлять работой периферийного устройства (ПУ). Этот интерфейс реализуется:

o со стороны компьютера — интерфейсной картой и драйвером ПУ (принтера), подобным сетевой интерфейсной карте и ее драйверу;

o со стороны ПУ - контроллером ПУ (принтера), обычно представляющий собой аппаратное устройство, принимающее от компьютера как данные, например байты информации, которую нужно распечатать на бумаге, так и команды, которые он отрабатывает, управляя электромеханическими частями периферийного устройства, например выталкивая лист бумаги из принтера или перемещая магнитную головку диска.

Связь компьютера с периферийным устройством

Для того чтобы решить задачу организации доступа приложения, выполняемого на компьютере А, к ПУ через сеть, давайте, прежде всего, посмотрим, как управляет этим устройством приложение, выполняемое на компьютере В, к которому данное ПУ подключено непосредственно (рис.выше).

1. Пусть приложению В в какой-то момент потребовалось вывести на печать некоторые данные. Для этого приложение обращается с запросом на выполнение операции ввода- вывода к операционной системе (как правило, драйвер не может быть запущен на выполнение непосредственно приложением). В запросе указываются адрес данных, которые необходимо напечатать (адрес буфера ОП), и информация о том, на каком периферийном устройстве эту операцию требуется выполнить.

2. Получив запрос, операционная система запускает программу - драйвер принтера. С этого момента все дальнейшие действия по выполнению операции ввода-вывода со стороны компьютера реализуются только драйвером принтера и работающим под его управлением аппаратным модулем — интерфейсной картой принтера без участия приложения и операционной системы.

3. Драйвер принтера оперирует командами, понятными контроллеру принтера, такими, например, как «Печать символа», «Перевод строки», «Возврат каретки». Драйвер в определенной последовательности загружает коды этих команд, а также данные, взятые из буфера ОП, в буфер интерфейсной карты принтера, которая побайтно передает их по сети контроллеру принтера.

4. Интерфейсная карта выполняет низкоуровневую работу, не вдаваясь в детали, касающиеся логики управления устройством, смысла данных и команд, передаваемых ей драйвером, считая их однородным потоком байтов. После получения от драйвера очередного байта интерфейсная карта просто последовательно передает биты в линию связи, представляя каждый бит электрическим сигналом. Чтобы контроллеру принтера стало понятно, что начинается передача байта, перед передачей первого бита информационная карта формирует стартовый сигнал специфической формы, а после передачи последнего информационного бита — стоповый сигнал. Эти сигналы синхронизируют передачу байта. Контроллер, опознав стартовый бит, начинает принимать информационные биты, формируя из них байт в своем приемном буфере. Помимо информационных битов карта может передавать бит контроля четности для повышения достоверности обмена. При корректно выполненной передаче в буфере принтера устанавливается со- ответствующий признак.

Обмен данными между двумя компьютерами

Механизмы взаимодействия компьютеров в сети многое позаимствовали у схемы взаимодействия компьютера с периферийными устройствами. В самом простом случае связь компьютеров может быть реализована с помощью тех же самых средств, которые используются для связи компьютера с периферией, с той разницей, что в этом случае активную роль играют обе взаимодействующие стороны.

На стороне компьютера В сетевая ИК принимает биты, поступающие со стороны внешнего интерфейса, и помещает их в собственный буфер. После того как получен стоповый бит, интерфейсная карта устанавливает признак завершения приема байта и выполняет проверку корректности приема, например, путем контроля бита четности. Факт корректного приема байта фиксируется драйвером сетевой ИК компьютера В. Драйвер переписывает принятый байт из буфера ИК в заранее зарезервированный буфер ОП компьютера В.

Таким образом, связав электрически и информационно два автономно работающих компьютера, мы получили простейшую компьютерную сеть.

Доступ к ПУ через сеть

Итак, мы имеем в своем распоряжении механизм, который позволяет приложениям, выполняющимся на разных компьютерах, обмениваться данными. И хотя приложение А (см. рис.) по-прежнему не может управлять принтером, подключенным к компьютеру В, оно может теперь воспользоваться средствами межкомпьютерного обмена данными, чтобы передать приложению В «просьбу» выполнить для него требуемую операцию. Приложение А должно «объяснить» приложению В, какую операцию необходимо выполнить, с какими данными, на каком из имеющихся в его распоряжении устройств, в каком виде должен быть распечатан текст и т. п. В ходе печати могут возникнуть ситуации, о которых приложение В должно оповестить приложение А, например об отсутствии бумаги в принтере. То есть для решения поставленной задачи доступа к принтеру но сети должен быть разработан специальный протокол взаимодействия приложений А и В.

А теперь посмотрим, как работают вместе все элементы этой простейшей компьютерной сети при решении задачи совместного использования принтера.

5. ОС запускает драйвер принтера, который в кооперации с интерфейсной картой и контроллером принтера выполняет требуемую операцию печати.

Уже на этом начальном этапе, рассматривая связь компьютера с периферийным устройством, мы столкнулись с важнейшими «сетевыми» понятиями: интерфейсом и протоколом, драйвером и интерфейсной картой, а также с проблемами, характерными для компьютерных сетей: согласованием интерфейсов, синхронизацией асинхронных процессов, обеспечением достоверности передачи данных.

Сетевое программное обеспечение

Мы только что рассмотрели случай совместного использования принтера в простейшей сети, состоящей только из двух компьютеров. Однако даже на этом начальном этапе мы уже можем сделать некоторые выводы относительно строения сетевого программного обеспечения: сетевых служб, сетевой операционной системы и сетевых приложений.

Читайте также: