Компьютерные сети


Содержание

Компьютерные сети

Компьютерная сеть – это система компьютеров, связанная каналами передачи информации.

Обмен информацией производится по каналам передачи информации.

Эти каналы могут иметь различные физические принципы: звуковые волны, радиоволны, электрические сигналы; для компьютеров это могут быть кабельные, оптоволоконные, радиоканалы …

Основной характеристикой каналов передачи информации является их пропускная способность (скорость передачи информации) — количество информации, передаваемой в единицу времени. Измеряется в бит/с, Кбит/с, Мбит/с.

Компьютерные сети подразделяются на: локальные, региональные, глобальные.

— это соединение 3-х и более компьютеров друг с другом на небольшом расстоянии (в одном помещении) с помощью кабелей.

Для соединения компьютеров между собой нужны:

Основные понятия компьютерных сетей

Компьютерная сеть — это объединение компьютеров, линий связи между ними и программ, обеспечивающих обмен информацией. При физическом соединении двух или более компьютеров образуется компьютерная сеть. Для создания сетей необходимо сетевое оборудование и сетевые программные средства. Простейшее соединение двух компьютеров для обмена данными называется прямым соединением. Все компьютерные сети имеют одно назначение — обеспечение совместного доступа к общим ресурсам. Ресурсы могут быть аппаратные, программные и информационные.

В зависимости от удаленности компьютеров, объединенных в сеть, в качестве линий связи могут использоваться кабели, телефонные линии, радиосвязь, в том числе через спутники, а также оптоволоконные линии, в которых информация передается с помощью света. Для подсоединения линий связи к компьютерам применяются специальные электронные устройства — сетевые платы, сетевые адаптеры, модемы и т. д. Назначение этих устройств состоит в преобразовании информации, поступающей от компьютера, в электрический, радио- или световой сигнал для передачи по линии связи и обратно. Все линии связи различаются по скорости передачи информации; самые медленные — это телефонные линии, они и самые дешевые. Так как при наборе телефонного номера для установки связи двух абонентов на автоматической телефонной станции происходит переключение или, другими словами, коммутация, то телефонные линии часто называют коммутируемыми. С помощью коммутируемых линий связь устанавливается только на время, необходимое для передачи информации. В отличие от коммутируемых линий так называемые выделенные линии связывают компьютеры постоянно, круглый год, 24 ч в сутки. Выделенные линии могут быть созданы с помощью кабелей или радиосвязи и позволяют обмениваться информацией с огромными скоростями.

Компьютерные сети бывают локальными и распределенными. Локальной называется компьютерная сеть, объединяющая компьютеры, расположенные в одном или в соседних зданиях. Если соединенные компьютеры находятся в разных частях города, в разных городах и странах, то такие сети называются распределенными.

В Интернете используются два основных понятия: «адрес» и «протокол». Свой уникальный адрес имеет каждый компьютер, подключенный к Интернету. В любой момент времени все компьютеры, подключенные к Интернету, имеют разные адреса.

В общем случае протокол — это правила взаимодействия. Сетевой протокол предписывает правила работы компьютерам, которые подключены к сети. Стандартные протоколы заставляют разные компьютеры «говорить на одном языке», что дает возможность подключения к Интернету разнотипных компьютеров, работающих под управлением различных операционных систем.

В Интернете имеется несколько уровней протоколов, которые взаимодействуют друг с другом. На нижнем уровне используются два основных протокола: IP — Internet Protocol (интернет-протокол) и TCP — Transmission Control Protocol (протокол управления передачей). Протокол TCP определяет порядок разделения данных на дискретные пакеты и контролирует передачу (доставку) и целостность передаваемых данных. Протокол IP описывает формат пакета данных, передаваемых в сети, а также порядок присвоения и поддержки адресов абонентов сети. Так как эти два протокола тесно взаимосвязаны, то часто их объединяют и считают, что базовым протоколом является интеграция протоколов TCP/IP.

Рассмотрим основные протоколы Интернета. Сервис FTP (File Transfer Protocol — протокол передачи файлов) позволяет получать и передавать файлы. Протокол HTTP (Hyper Text Transfer Protocol — протокол передачи гипертекста) осуществляет работу с гипертекстовыми документами. Протокол SMTP (Simple Mail Transfer Protocol — протокол передачи почты) используется службой E-mail для пересылки исходящих почтовых отправлений. Протокол POP3 (Post Office Protocol — протокол почтового отделения) применяется службой E-mail для доставки входящих почтовых отправлений. Протокол NNTP (Network News Transfer Protocol — сетевой протокол передачи новостей) используется службой телеконференций для пересылки сообщений между подписчиками.

Основные задачи, решаемые при создании компьютерных сетей, — обеспечение совместимости оборудования по электрическим и механическим характеристикам и обеспечение совместимости информационного обеспечения (программ и данных) по системе кодирования и формату данных. Решение этих задач относится к области стандартизации и основано на так называемой модели OSI — Model of Open System Interconnection (модели взаимодействия открытых систем). Она создана на основе технических предложений Международного института стандартов ISO (International Standards Organization).

Согласно модели ISO/OSI архитектуру компьютерных сетей следует рассматривать на разных уровнях. Различают семь уровней архитектуры Интернета:

  • 1. Прикладной. Пользователь создает сообщение, документ, письмо.
  • 2. Представления. Операционная система фиксирует, где находятся данные: в оперативной памяти, в файле на жестком диске, и обеспечивает взаимодействие со следующим уровнем.
  • 3. Сеансовый. Протоколы этого уровня проверяют права пользователя.
  • 4. Транспортный. Документ преобразуется в форму, необходимую для передачи данных в сети.
  • 5. Сетевой. Определяет маршрут движения данных в сети.
  • 6. Соединения. Для модуляции сигналов, циркулирующих на физическом уровне в соответствии с данными, полученными с сетевого уровня.
  • 7. Физический. Происходит реальная передача данных в виде битов — элементарных единиц представления данных [1] .

Для обеспечения необходимой совместимости на каждом из семи уровней архитектуры компьютерной сети действуют специальные стандарты — протоколы:

  • • аппаратные — для взаимодействия аппаратных компонентов сети;
  • • программные — для взаимодействия программ и данных;
  • • аппаратно-программные — для взаимодействия программного и аппаратного обеспечения.

Физически функции поддержки протоколов исполняют аппаратные устройства (интерфейсы) и программные средства (программы поддержки протоколов). В соответствии с используемыми протоколами компьютерные сети принято разделять на локальные LAN (Local Area Network) и глобальные сети WAN (Wide Area Network).

Глобальные сети WAN, или территориальные компьютерные сети, служат для того, чтобы предоставлять услуги большому количеству конечных абонентов. Крупные компьютеры класса мэйнфреймов обычно обеспечивают доступ к корпоративным данным, тогда как персональные компьютеры используются для доступа к корпоративным данным и публичным данным Интернета.

Глобальные сети чаще всего создаются крупными телекоммуникационными компаниями для оказания платных услуг абонентам. Такие сети называют общественными (публичными). Компанию, осуществляющую поддержку нормального функционирования сети, называют оператором сети, компанию, оказывающую платные услуги абонентам сети, — провайдером, поставщиком услуг (service provider).

Итак, Интернет (англ, internet — межсеть) — это глобальная сеть сетей, которая делает возможным обмен сообщениями по электронной почте, файлами, группами новостей UseNet и страницами World Wide Web. ISP — это аббревиатура, образованная словосочетанием Internet service provider (провайдер услуг Интернета). Пользователи подключаются к Интернету через компьютер-сервер ISP, с которым они связываются по телефонной линии.

В настоящее время предоставляется множество разнообразных способов доступа в сеть Интернет. Среди них можно выделить следующие основные группы:

  • • подключение по телефонной линии с помощью модема;
  • • подключение по сетям ISDN, DSL, по оптоволоконным линиям;
  • • подключение через спутник с симметричным доступом;
  • • комбинированное подключение через спутник с асимметричным доступом.

Сегодня один из распространенных видов подключения к сети Интернет — коммутируемый доступ через телефонную сеть общего пользования. В этом случае провайдер Интернета имеет некоторое количество городских телефонных линий с подключенными к ним телефонными модемами (так называемый модемный пул). С другой стороны модемы подключены к компьютеру провайдера (серверу), который, в свою очередь, имеет постоянную связь с вышестоящим провайдером.

Сеть Интернет — это совокупность общедоступных информационно-телекоммуникационных сетей, взаимодействие между которыми обеспечивается применением межсетевого протокола с одноименным названием.

Основные службы Интернета: WWW, Telnet, E-mail, Usenet, FTP, IRC, ICQ, Gopher, Archie, WAIS и др. Рассмотрим некоторые службы более подробно.

WWW (World Wide Web) — это самая популярная служба современного Интернета, представляющая единое информационное пространство, состоящая из взаимосвязанных электронных документов, хранящихся на web-серверах.

Документы, составляющие web-пространство, называются web-страницами. Тематически объединенные web-страницы — web-узлы. Программы для просмотра web-страниц называются броузерами (в литературе может быть название браузер). Отличительная особенность среды World Wide Web — наличие средств перехода от одного документа к другому с помощью гиперссылок. Гиперссылка — это выделенный фрагмент документа, с которым ассоциирован адрес другого web-документа.

Telnet — терминальный режим, одна из ранних служб удаленного управления компьютером. Протоколы Telnet часто применяются для дистанционного управления техническими объектами, например телескопами, видеокамерами, промышленными роботами и т. д.

E-mail — исторически первый и наиболее распространенный вид работы в телекоммуникационных сетях — это межперсональный обмен текстовыми сообщениями. Почтовая служба основана на двух прикладных протоколах — SMTP и POP3. По первому происходит отправка корреспонденции с компьютера на сервер, а по второму — прием поступивших сообщений.

Usenet — это служба телеконференций, которая похожа на рассылку электронной почты, но не одному корреспонденту, а большой группе (такие группы называются группами новостей).

FTP — служба передачи файлов. Необходимость в передаче файлов возникает при приеме файлов программ, при пересылке крупных документов, а также при передаче архивных файлов.

IRC (Internet Relay Chat) — предназначена для прямого общения нескольких человек в режиме реального времени. В отличие от системы телеконференций, в которой общение между участниками обсуждения открыто всему миру, в системе IRC общение происходит только в пределах одного канала, в работе которого принимают участие несколько человек.

ICQ — эта служба предназначена для поиска сетевого 1Р-ад- реса человека, подключенного в данный момент к Интернету. Необходимость в подобной услуге связана с тем, что большинство пользователей не имеют постоянного IP-адреса. Название службы — акроним выражения I seek you — я тебя ищу. Пользователям этой службы надо зарегистрироваться на ее центральном сервере и получить идентификационный номер. При каждом подключении к Интернету программа ICQ определяет текущий IP-адрес и сообщает его центральной службе, которая оповещает партнеров по контактам.

Компьютерные сети понятие и виды (стр. 1 из 2)

Современный прогресс человечества связан в первую очередь с глобальной информатизацией всего мирового сообщества. Уместно отметить, что современные компьютерные сети являются системой, возможности и характеристики которой в целом существенно превышают соответствующие показатели простой суммы составляющих элементов сети персональных компьютеров при отсутствии взаимодействия между ними.

Достоинства компьютерных сетей обусловили их широкое распространение в информационных системах кредитно-финансовой сферы, органов государственного управления и местного самоуправления, предприятий и организаций.

Компьютерная сеть — объединение нескольких ЭВМ для совместного решения информационных, вычислительных, учебных и других задач.

Все компьютерные сети без исключения имеют одно назначение-обеспечение совместного доступа к общим ресурсам. Слово ресурс очень удобное. Ресурсы бывают трех видов: аппаратные, программные, информационные.

Аппаратные ресурсы – это, когда все участники компьютерной сети пользуются одним аппаратом, например, принтером или используют один компьютер с увеличенной емкостью жесткого диска (файловый сервер), на котором хранят свои архивы и результаты работы.

Компьютерные сети позволяют совместно использовать программные ресурсы . Так, например, для выполнения сложных и продолжительных расчетов можно подключиться к удаленной большой ЭВМ и отправить вычислительное задание на нее, по окончании расчетов получить результат обратно.

Данные, хранящиеся на удаленных компьютерах, образуют информационный ресурс , например, Интернет.

По способу организации сети подразделяются на реальные и искусственные.

Искусственные сети (псевдосети) позволяют связывать компьютеры вместе через последовательные или параллельные порты и не нуждаются в дополнительных устройствах.

Реальные сети позволяют связывать компьютеры с помощью специальных устройств коммутации и физической среда передачи данных.

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

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

низкоскоростные (до 10 Мбит/с),

среднескоростные (до 100 Мбит/с),

высокоскоростные (свыше 100 Мбит/с);

Городская сеть (MAN — Metropolitan Area NetWork) — сеть, которая обслуживает информационные потребности большого города.

Региональные — расположенные на территории города или области.

Сети, в пределах одного здания, объединяющие от 2 до 300 компьютеров, которые принадлежат обычно одной организации (или одной семье), называются локальными вычислительными сетями.

Глобальные сети — WAN (Worldwide Area Network) объединяют сотни, тысячи узлов во многих странах мира.

Локальная компьютерная сеть — это совокупность компьютеров, соединенных линиями связи, обеспечивающая пользователям сети потенциальную возможность совместного использования ресурсов всех компьютеров. Часто дешевле создать локальную сеть и установить один принтер на все подразделение, чем приобретать по принтеру для каждого рабочего места. Файловый сервер сети позволяет обеспечить и совместный доступ к программам.

У локальной сети есть также и административная функция. Контролировать ход работ над проектами в сети проще, чем иметь дело с множеством автономных компьютеров. Если в учебном классе есть локальная сеть, то она тоже выполняет административную функцию, позволяя контролировать ход занятий учащихся.

Конфигурация локальной сети называется топологией.

1. Наиболее простой вид топологии — шина. В такой сети все компьютеры подключены к одному кабелю.

2. На шину похожа и структура, которую называют кольцо.

3. Для локальных сетей, основанных на файловом сервере, может применяться схема звезда.

4. От схемы зависит состав оборудования и программного обеспечения. Топологию выбирают, исходя из потребностей предприятия.

Локальная сеть создаётся для рационального использования компьютерного оборудования и эффективной работы сотрудников.

Характерная особенность локальных сетей — наличие связывающего всех абонентов высокоскоростного канала связи для передачи информации в цифровом виде. Существуют проводные и беспроводные каналы. Каждый из них характеризуется определенными значениями существенных с точки зрения организации локальных сетей параметров:

— скорости передачи данных;

— максимальной длины линии;

— удобства и простоты монтажа;

Существуют проводные и беспроводные каналы. В настоящее время обычно применяют четыре типа сетевых кабелей:

— незащищенная витая пара;

— защищенная витая пара;

Первые три типа кабелей передают электрический сигнал по медным проводникам. Волоконно-оптические кабели передают свет по стеклянному волокну.

Беспроводная связь на радиоволнах СВЧ диапазона может использоваться для организации сетей в пределах больших помещений типа ангаров или павильонов, там, где использование обычных линий связи затруднено или нецелесообразно. Для обеспечения согласованной работы в сетях передачи данных используются различные коммуникационные протоколы передачи данных – наборы правил, которых должны придерживаться передающая и принимающая стороны для согласованного обмена данными.

Протоколы – это наборы правил и процедур, регулирующих порядок осуществления некоторой связи. Протоколы – это правила и технические процедуры, позволяющие нескольким компьютерам при объединении в сеть общаться друг с другом.

Существует множество протоколов. Протоколы работают на разных уровнях модели взаимодействия открытых систем OSI/ISO. Среди множества протоколов наиболее распространены следующие:

· Набор протоколов OSI.

3. ГЛОБАЛЬНЫЕ СЕТИ.

Глобальная сеть (ГВС или WAN — World Area NetWork) — сеть, соединяющая компьютеры, удалённые географически на большие расстояния друг от друга. Отличается от локальной сети более протяженными коммуникациями (спутниковыми, кабельными и др.). Глобальная сеть объединяет локальные сети.

Internet — глобальная компьютерная сеть, охватывающая весь мир. Internet образует как бы ядро, обеспечивающее связь различных информационных сетей, принадлежащих различным учреждениям во всем мире, одна с другой. Фактически Internet состоит из множества локальных и глобальных сетей, принадлежащих различным компаниям и предприятиям, связанных между собой различными линиями связи. Как и во всякой другой сети в Internet существует 7 уровней взаимодействия между компьютерами: физический, логический, сетевой, транспортный, уровень сеансов связи, представительский и прикладной уровень.

Протоколы физического уровня определяют вид и характеристики линий связи между компьютерами. В Internet используются практически все известные в настоящее время способы связи от простого провода (витая пара) до волоконно-оптических линий связи (ВОЛС).

Для каждого типа линий связи разработан соответствующий протокол логического уровня , занимающийся управлением передачей информации по каналу. К протоколам логического уровня для телефонных линий относятся протоколы SLIP (Serial Line Interface Protocol) и PPP (Point to Point Protocol).

Протоколы сетевого уровня отвечают за передачу данных между устройствами в разных сетях, то есть занимаются маршрутизацией пакетов в сети. К протоколам сетевого уровня принадлежат IP (Internet Protocol) и ARP (Address Resolution Protocol).

Протоколы транспортного уровня управляют передачей данных из одной программы в другую. К протоколам транспортного уровня принадлежат TCP (Transmission Control Protocol) и UDP (User Datagram Protocol).

Протоколы уровня сеансов связи отвечают за установку, поддержание и уничтожение соответствующих каналов. В Internet этим занимаются уже упомянутые TCP и UDP протоколы, а также протокол UUCP (Unix to Unix Copy Protocol).

Протоколы представительского уровня занимаются обслуживанием прикладных программ. К программам представительского уровня принадлежат программы, запускаемые, к примеру, на Unix-сервере, для предоставления различных услуг абонентам. К таким программам относятся: telnet-сервер, FTP-сервер, Gopher-сервер, NFS-сервер, NNTP (Net News Transfer Protocol), SMTP (Simple Mail Transfer Protocol), POP2 и POP3 (Post Office Protocol) и т.д.

К протоколам прикладного уровня относятся сетевые услуги и программы их предоставления.

Компьютерная сеть — объединение нескольких ЭВМ для совместного решения информационных, вычислительных, учебных и других задач.

Все компьютерные сети без исключения имеют одно назначение-обеспечение совместного доступа к общим ресурсам. Ресурсы бывают трех видов: аппаратные, программные, информационные. По способу организации сети подразделяются на реальные и искусственные. По скорости передачи информации компьютерные сети делятся на низко-, средне- и высокоскоростные. По территориальной распространенности сети могут быть локальными, глобальными, региональными и городскими.

Локальная компьютерная сеть — это совокупность компьютеров, соединенных линиями связи, обеспечивающая пользователям сети потенциальную возможность совместного использования ресурсов всех компьютеров. Локальная сеть создаётся для рационального использования компьютерного оборудования и эффективной работы сотрудников.

Глобальная сеть (ГВС или WAN — World Area NetWork) — сеть, соединяющая компьютеры, удалённые географически на большие расстояния друг от друга. Отличается от локальной сети более протяженными коммуникациями (спутниковыми, кабельными и др.). Глобальная сеть объединяет локальные сети.

Сервер спроектирован так, чтобы предоставлять доступ к множеству файлов и принтеров, обеспечивая при этом высокую производительность и защиту. Администрирование и управление доступом к данным осуществляется централизованно. Ресурсы, как правило, расположены также централизованно, что облегчает их поиск и поддержку.

Резервное копирование данных

Поскольку жизненно важная информация расположена централизованно, т.е. сосредоточена на одном или нескольких серверах, нетрудно обеспечить ее регулярное резервное копирование (backup).

Избыточность

Благодаря избыточным системам данные на любом сервере могут дублироваться в реальном времени, поэтому в случае повреждения основной области хранения данных информация не будет потеряна — легко воспользоваться резервной копией.

Количество пользователей

Сети на основе сервера способны поддерживать тысячи пользователей. Сетями такого размера, будь они одноранговыми, было бы невозможно управлять.


Аппаратное обеспечение

Так как компьютер пользователя не выполняет функций сервера, требования к его характеристикам зависят от потребностей самого пользователя.

Комбинированные сети

Существуют и комбинированные типы сетей, совмещающие лучшие качества одноранговых сетей и сетей на основе сервера. Многие администраторы считают, что такая сеть наиболее полно удовлетворяет их запросы, так как в ней могут функционировать оба типа операционных систем.

Операционные системы для сетей на основе сервера, например Microsoft Windows NT/2000/2003 Server или Novell® NetWare®, в этом случае отвечают за совместное использование основных приложений и данных. На компьютерах-клиентах могут выполняться любые операционные системы Microsoft Windows, которые будут управлять доступом к ресурсам выделенного сервера и в то же время предоставлять в совместное использование свои жесткие диски, а по мере необходимости разрешать доступ и к своим данным. Комбинированные сети — наиболее распространенный тип сетей, но для их правильной реализации и надежной защиты необходимы определенные знания и навыки планирования.

Резюме

В одноранговых сетях каждый компьютер функционирует как клиент и как сервер. Для небольшой группы пользователей подобные сети легко обеспечивают разделение данных и периферийных устройств. Вместе с тем, поскольку администрирование в одноранговых сетях нецентрализированное, обеспечить развитую защиту данных трудно.

Сети на основе сервера наиболее эффективны в том случае, когда совместно используется большое количество ресурсов и данных. Администратор может управлять защитой данных, наблюдая за функционированием сети. В таких сетях может быть один или нескольно серверов, в зависимости от объема сетевого трафика, количества периферийных устройств и т.п. Существуют также и комбинированные сети, объединяющие свойства обоих типов сетей. Такие сети довольно популярны, хотя для эффективной работы они требуют более тщательного планирования, в связи с этим и подготовка пользователей должна быть выше.

HackWare.ru

Этичный хакинг и тестирование на проникновение, информационная безопасность

Компьютерные сети: Часть 1. Как работают компьютерные сети

Оглавление: Компьютерные сети

3. HTTP протокол

4. Транспортные протоколы TCP и UDP

5. Канальный уровень передачи данных

6. Маршрутизация данных

7. Служебный протокол ICMP

9. Настройка сетевых подключений в командной строке Linux

10. Определение проблем работы сети

Понятно о компьютерных сетях

Этот цикл статей о компьютерных сетях для всех, кто так или иначе работает с ними: занимается их настройкой и обслуживанием (сетевой администратор), выявляет слабые и уязвимые места сетей (тестерам на проникновение) и вообще всем, кто интересуется, как же именно работают компьютерные сети.

Вы увидите, что компьютерные сети – это удивительное изобретение человечества, результат многолетней работы множества специалистов. Это сложный механизм, в котором даже для таких обыденных вещей как просмотр веб-страниц задействовано множество сетевых протоколов, технологий и устройств.

Как вы могли понять из оглавления, будут рассмотрены ключевые аспекты функционирования компьютерных сетей.

Чтобы получить обзорное представление о функционировании компьютерной сети, а именно, где какая технология задействована, предлагаю рассмотреть очень простую ситуацию: что происходит, когда вы открываете в веб-браузере сайт. Пожалуй, каждый из нас делает это элементарной действие множество раз за день. Но не все представляют, что именно происходит за те доли секунду, между вводом адреса сайта в строку браузера и показом страницы сайта.

Зачем нужен DNS

Допустим, мы ввели в адресною строку браузера «hackware.ru» и нажали ENTER. Через долю секунды увидели страницу. Вроде бы, всё просто. Но начнём с того, что браузер ничего не знает о сайте hackware.ru. Он даже не знает IP адрес сайта. Итак, веб-браузер начинает с того, что делает DNS запрос к серверу имён. Этот сервер знает IP адреса всех сайтов. Но чтобы отправить запрос, нужен транспортный протокол. В качестве такого протокола используется UDP. Особенностью этого протокола является то, что передаваемые пакеты не проверяются на ошибки, которые могли возникнуть во время передачи. То есть если пакет испортился в пути, то он просто теряется. Получается, это ненадёжный протокол, зато быстрый. Это подходит для ситуации, когда нужно послать один единственный запрос и быстро получить по нему ответ.

HTTP протокол

Итак, веб-браузер получил ответ на свой DNS запрос, теперь он знает IP адрес сервера, где расположен сайт. Можно делать запрос. В дело вступает протокол HTTP (сознательно пропустим HTTPS и HSTS, чтобы не загромождать обзорный пример). HTTP – это самый простой для понимания протокол, веб браузер отправляет примерно следующие строки:

Обратите внимание, что в заголовке «Host:» передаётся имя сайта. Дело в том, что знание IP недостаточно. На одном сервере может быть множество сайтов. Поэтому когда браузер обращается к веб-серверу, с просьбой показать сайт, то он должен указать, какой именно сайт ему нужен. В заголовке HEAD указывается путь, там может быть, допустим /?p=21, если бы я запросил страницу hackware.ru/?p=21. В строках выше запрашивается корневая папка, то есть будет показана индексная страница по умолчанию.

Сервер отвечает примерно так:

А затем идёт исходный код запрашиваемой страницы.

Зачем нужен TCP

Показанные строки HTTP протокола не могут быть просто так доставлены на сервер. Нужен «носитель». В качестве аналогии приведём пример с бумажным письмом: вы хотите написать письмо со словами: «Мама, у меня всё хорошо. Люблю тебя. Вышли ещё денег». В этом примере слова – это как бы протокол HTTP – так и веб-браузер говорит, «покажи мне страницу сайта hackware.ru». Но чтобы можно было бы отправить слова в письме к маме, они должны быть записаны на бумагу. Так и для протокола HTTP роль «бумаги» выполняет транспортный протокол TCP. Мы уже знакомы с транспортным протоколом UDP – это быстрый, но ненадёжный протокол. Тем не менее, он годится, когда вся передаваемая информация помещается в одном пакете. Но для больших данных, которые разбиваются на большое количество пакетов, это не подходит. TCP не только передаёт информацию, но и следит, чтобы пакеты не потерялись или не испортились. Если произошла потеря пакета, то взамен него отправляется ещё один точно такой же. Это надёжно, но за эту надёжность приходится «платить» тем, что для обеспечения этой надёжности пересылается много данных, которые нужны только для «обслуживания», то есть они не несут полезной ценности.

Итак, наш веб-сервер знает куда отправлять (узнал IP с помощью DNS запроса), знает что отправлять и уже даже запаковал HTTP запрос в TCP пакеты. TCP пакет состоит из передаваемых данных и заголовков. В этих заголовках разнообразная информация, в том числе, там содержится IP адрес пункта назначения и IP откуда этот пакет отправляется. Теперь веб-браузер просит операционную систему отправить для него эти TCP пакеты.

Операционная система не имеет ничего против. Но есть одна загвоздка: TCP пакеты нельзя просто передать по сети. Как если бы вы своё письмо маме написали на бумаге и пришли на почту отправлять – первое, что вас попросят, это запечатать ваше письмо в конверт. Таким конвертом для TCP пакетов в локальной сети являются Ethernet кадры. Вот уже Ethernet можно передавать на сетевой интерфейс.

Но тут же мы сталкиваемся со следующей загвоздкой: Ethernet кадры в качестве адреса получателя и отправителя используют MAC-адреса. Имя сайта мы знаем, IP адрес знаем, даже знаем страницу, которую запросил пользователь, а вот MAC-адреса у нас нет…

И дело здесь не в какой-то прихоти. Мы подходим к моменту, когда данные будут переданы с устройства на другое устройство. Чтобы это сделать, нужно знать физический адрес этого другого устройства – тот самый MAC-адрес.

Допустим, нужно отправить TCP пакеты на IP адрес 192.168.0.175. Операционная система начинает с того, что определяет, принадлежит ли запрашиваемый IP к локальной сети или нет. Если принадлежит к локальной сети, то она смотрит в ARP таблицу, есть ли там информация об 192.168.0.175:

Если есть, то она смотрит MAC адрес устройства, у которого IP 192.168.0.175. Пакет TCP заворачивается в Ethernet кадр, в этом кадре есть область с теми самыми данными, которые нужно передать, а также есть заголовок, в этом заголовке сказано для какого MAC-адреса предназначается пакет и какой MAC-адрес у отправителя. Ethernet кадр отправляется на сетевой интерфейс. Пока не будем следовать за ним, а рассмотрим другие варианты.

Если нужный IP не найден в ARP таблице, то по локальной сети делается широковещательный запрос «у кого IP 192.168.0.58?». В ответ устройство с IP 192.168.0.175 присылает свой MAC-адрес. Когда приходит ответ, полученный MAC добавляется в ARP таблицу (а вдруг ещё пригодиться) и делается уже знакомый нам Ethernet кадр, который отправляется на сетевой интерфейс.

Если же IP, куда нужно отправить TCP пакет не в локальной сети, то операционная система смотрит адрес шлюза по умолчанию. На этот шлюз отправляются все пакеты, которые не принадлежат к локальной сети и для которых не прописаны специальные маршруты. Так вот, операционная система смотрит IP шлюза по умолчанию, затем ищет этот IP в ARP таблице – получает MAC-адрес шлюза по умолчанию. После этого TCP пакет заворачивается в Ethernet кадр.

Илон Маск рекомендует:  Что такое код asp description

Напомню, мы ещё только пытаемся отправить первый TCP пакет нашего запроса к веб-серверу…

Итак, наконец-то Ethernet кадр попал в локальную сеть. Если его встречает свитч (устройство, которое вообще не понимает IP адреса, да и которому это не нужно) – оно смотрит на MAC-получателя и перенаправляет Ethernet кадр в сторону получателя. Допустим, что веб-сервер не в нашей локальной сети, тогда наш путешественник Ethernet кадр в конечном счёте попадает на роутер. Первое, что делает роутер, это разворачивает Ethernet кадр, то есть достаёт из него TCP пакет.

IP протокол

Роутер смотрит на IP адрес получателя. У роутера есть своя таблица маршрутизации, а также свой маршрут по умолчанию. Если этот TCP пакет не предназначен ни для кого в локальной сети, то роутер просто отправляет его по маршруту по умолчанию, то есть по проводу, который идёт к Интернет-провайдеру.

Мы с вами помним, что нельзя просто так отправить TCP пакет с одного устройства на другое – его нужно завернуть в конверт. В локальной сети это Ethernet кадр, но в сетях провайдера работает уже не Ethernet, а другой протокол. Не будем на этом заострять внимание, тем более что там могут быть различные варианты.

Итак, наш TCP пакет дошёл до Интернет-провайдера. Казалось бы – уже столько всего с ним приключилось, но путь TCP пакета только начался. Теперь он пропутешествует по нескольким сетям и всё-таки доберётся до веб-сервера. Каждая сеть подключена к нескольким другим сетям. И может быть множество путей для достижения конечной точки. Например, я отправил TCP пакет из Владимирской области и пунктом его назначения является, сервер в Санкт-Петербурге. Пакет может пройти кратчайшим путём по смежным сетям, а может сначала отправится в Северную Америку, затем в Южную Америку, затем в Австралию и затем к серверу в Санкт-Петербурге. Чтобы второй вариант не происходил, разработаны для составления кратчайших маршрутов сразу несколько протоколов – это отдельная тема, которую мы не будем затрагивать.

Наши TCP пакеты успешно дошли до получателя. Получатель развернул их и достал оттуда HTTP запрос – а в запросе сказано, что нужно показать веб-страницу сайта hackware.ru. Веб-сервер формирует ответ: составляет заголовок HTTP протокола и веб-страницу и также разбивает эти данные по TCP пакетам. В TCP пакете пишутся IP адреса отправителя и получателя. Веб-сервер формирует ответ в виде заголовков HTTP протокола или данных, «пишет» их в TCP пакеты, у которых в качестве IP адреса отправителя указан адрес сервера, а в качестве IP адреса получателя тот IP, откуда пришли пакеты.

У моего компьютера IP адрес 192.168.0.49. Это локальный адрес, и к нему можно отправлять данные только в пределах моей домашней сети. Если бы на веб-сервер пришёл TCP пакет с таким IP, то веб-сервер не смог бы передать на него данные. Наш домашний роутер об этом знает и позаботился о проблеме заранее – для этого он использует NAT, то есть Network Address Translation — «преобразование сетевых адресов».

Схема работы NAT следующая: роутеру приходит сетевой пакет, допустим, от компьютера с IP 192.168.0.49. Сетевой пакет содержит разные данные, в том числе IP пункта назначения (куда пакет отправляется) и IP куда нужно вернуть ответ, то есть в нашем примере это 192.168.0.49. Но проблема в том, что 192.168.0.49 – это локальный IP. Тогда роутер заменяет адрес, куда нужно вернуть пакет: вместо 192.168.0.49 записывает свой внешний IP, допустим 109.126.241.24. Также роутер рассчитывает новую контрольную сумму пакета (с помощью неё проверяется, что пакет не был повреждён при передаче) и в таком виде отправляет его в Интернет. При этом соединение открыто и роутер ждёт ответ – всё это время роутер держит в уме, что конкретно данное соединение для 192.168.0.49. Когда приходит ответ, в котором в качестве пункта назначения указан IP адрес роутера, роутер знает, что этот пакет предназначен не ему, поэтому он меняет в нём адрес назначения на 192.168.0.49 и сразу отправляет адресату.

TCP/IP или OSI

На уровне передачи данных от устройства к устройству (он называется канальный (data link)) используются разные протоколы, к примеру, PPP, IEEE 802.22, Ethernet, DSL, ARP. На транспортном уровне тоже много протоколов, мы коснулись TCP, UDP – но их намного больше. Имеется множество сетевых протоколов, для их систематизации разработана система уровней. Причём таких систем много, две доминирующие: TCP/IP и Сетевая модель OSI. У них есть общие уровни, но TCP/IP выделяет 4 уровня, а OSI – 7.

На практике стандарты, введенные для OSI и TCP/IP, не столько конкурируют, сколько дополняют друг друга. В результате получила распространение пятислойная гибридная архитектура.

TCP/IP OSI Гибридная Уровень Ключевая задача Примеры
Прикладной Прикладной Прикладной 5 Коммуникация между приложениями HTTP, FTP, SMTP, RDP, SNMP, DHCP, RTSP, DNS
Представительский (представления)
Сеансовый
Транспортный Транспортный Транспортный 4 Связь между конечными пунктами TCP, UDP, SCTP, PORTS, SCTP, DCCP
Межсетевой Сетевой Межсетевой 3 Передача данных между сетями IP, ICMP, IPv6, IPsec, AppleTalk
Канальный Канальный Канальный 2 Передача данных внутри одной сети LAN стандарты (например, Ethernet, WiFi), WAN/MAN стандарты (например, Frame Relay, Carrier-Ethernet): PPP, IEEE 802.22, Ethernet, DSL, ARP, L2TP, сетевая карта.
Физический Физический 1 Генерация и доставка сигнала USB, кабель («витая пара», коаксиальный, оптоволоконный), радиоканал, стандарты портов/интерфейсов (например, RJ-45, последовательный порт, параллельный порт), стандарты технологии передачи (например, модуляция, мультиплексирование)

Будем основываться на Гибридной модели, поскольку она в большей степени соответствует практике:

  • Уровень приложения: обрабатывает связи между приложениями (например, веб-браузер и веб-серверные программы, почтовые клиентские и серверные программы).
  • Транспортный уровень: выполняет соединение от точки к точке (или от хоста к хосту) и поддерживает его надежность.
  • Межсетевой уровень. Проводит межсетевые подключения в подсетях.
  • Уровень канала передачи данных: обеспечивает внутрисетевое взаимодействие внутри подсети.
  • Физический уровень: физически передает данные/сообщения между сетевыми узлами.

Для необходимого меж- и внутрисетевого взаимодействия каждый узел (т. е. хост и промежуточное устройство) выполняет функции нескольких слоёв. Каждый хост (например, ПК, сервер, смартфон) реализует внутри все пять уровней, промежуточные устройства обычно выполняют только некоторые из пяти уровней, поскольку их основной задачей является перемещение данных между узлами. Например, традиционные свитчи работают только на физическом и канальном уровне, а роутеры в основном выполняют работу на межсетевом, физическом и канальном уровне.

Заключение

Итак, как вы увидели, компьютерные сети – это очень тонко настроенный механизм, в котором всё продумано и всё учтено. Это очень интересная тема!

Даже в описанном процессе пропущены некоторые протоколы, который задействуются при самом обычном Интернет-сёрфинге.

Понимание работы сетей позволяет осознанно настраивать сетевые соединения, маршрутизацию, фильтрацию данных, анализировать работу сети, защищаться или моделировать атаки. Понимание работы сети является базовым навыком для сетевого администратора, разработчика программ использующих сетевые подключения, пентестера и многих других IT профессий.

Компьютерные сети. Назначение и классификация компьютерных сетей.

Лекция 7.

Компьютерные сети. Назначение и классификация компьютерных сетей.

Назначение компьютерных сетей

Компьютерные сети включают в себя вычислительные сети, предназначенные для распределенной обработки данных (совместное использование вычислительных мощностей), и информационные сети, предназначенные для совместного использования информационных ресурсов. Компьютерная сеть позволят коллективно решать различные прикладные задачи, увеличивает степень использования имеющихся в сети ресурсов (информационных, вычислительных, коммуникационных) и обеспечивает удаленный доступ к ним.

Компьютерная сеть

система взаимосвязанных аппаратных и программных компонентов, осуществляющая обработку информации и взаимодействующая с другими подобными системами. Аппаратные компоненты сети включают в себя компьютеры и коммуникационное оборудование, программные компоненты — сетевые операционные системы и сетевые приложения.

Возможности компьютерной сети определяются характеристиками компьютеров, включенных в сеть. Однако и коммуникационное оборудование (кабельные системы, повторители, мосты, маршрутизаторы и др.) играет не менее важную роль. Некоторые из этих устройств представляют собой компьютеры, которые решают сугубо специфические задачи по обслуживанию работы сети.

Для эффективной работы сетей используются специальные операционные системы, которые, в отличие от персональных операционных систем, предназначены для решения специальных задач по управлению работой сети компьютеров. Это сетевые ОС. Сетевые ОС устанавливаются на специально выделенные компьютеры.

Сетевые приложения — это прикладные программные комплексы, которые расширяют возможности сетевых ОС. Среди них можно выделить почтовые программы, системы коллективной работы, сетевые базы данных и др.

Функциональные элементы компьютерных сетей

Все устройства, подключаемые к сети, можно разделить на три функциональные группы с точки зрения их отношения к ресурсам:

Рабочая станция (workstation)

это ПК, подключенный к сети, на котором пользователь сети выполняет свою работу. Каждая рабочая станция обрабатывает свои локальные файлы и использует свою операционную систему. Но при этом пользователю доступны ресурсы сети. Можно выделить три типа рабочих станций: рабочая станция с локальным диском, бездисковая рабочая станция, удаленная рабочая станция.

На рабочей станции с диском (жестким или гибким) ОС загружается с этого локального диска. Для бездисковой станции ОС загружается с диска файлового сервера. Такая возможность обеспечивается специальной микросхемой, устанавливаемой на сетевом адаптере бездисковой станции. Удаленная рабочая станция — это станция, которая подключается к локальной сети через телекоммуникационные каналы связи (например, с помощью телефонной сети).

Сервер (server)

это компьютер, подключенный к сети и предоставляющий пользователям сети определенные услуги, например, хранение данных общего пользования, печать заданий, обработку запроса к СУБД, удаленную обработку заданий и т.д.

Коммуникационные узлы —

к коммуникационным узлам сети относятся следующие устройства: повторители, концентраторы, коммутаторы, мосты, маршутизаторы, шлюзы.

Протяженность сети, расстояние между станциями определяются, в первую очередь, физическими характеристиками передающей среды (коаксиального кабеля, витой пары и т.д.). При передаче данных в любой среде происходит затухание сигнала, что и приводит к ограничению расстояния. Чтобы преодолеть это ограничение и расширить сеть, устанавливают специальные устройства — повторители, мосты и коммутаторы. Часть сети, в которую не входит устройство расширения, принято называть сегментом сети.

устройство, усиливающее или регенерирующее пришедший на него сигнал. Повторитель, приняв пакет из одного сегмента, передает его во все остальные. При этом повторитель не выполняет развязку присоединенных к нему сегментов. В каждый момент времени во всех связанных повторителем сегментах поддерживается обмен данными только между двумя станциями.

устройство, которое, как и повторитель, позволяет объединять несколько сегментов. В отличие от повторителя, мост выполняет развязку присоединенных к нему сегментов, то есть одновременно поддерживает несколько процессов обмена данными для каждой пары станций разных сегментов.

устройство, позволяющее объединить несколько рабочих станций в один сетевой сегмент. При применении концентратора все пользователи делят между собой полосу пропускания сети. Пакет, принимаемый по одному из портов концентратора, рассылается во все другие порты, которые анализируют этот пакет — предназначен он для них или нет.

устройство, соединяющее сети одного или разных типов по одному протоколу обмена данными. Маршрутизатор анализирует адрес назначения и направляет данные по оптимально выбранному маршруту.

это устройство (как правило, выделенный компьютер, оснащенный специальным ПО), позволяющее организовать обмен данными между разными сетевыми объектами, использующими разные протоколы обмена данными.

Производительность

Определяется такими показателями: время реакции системы — время между моментом возникновения запроса и моментом получения ответа. Пропускная способность сети определяется количеством информации, переданной через сеть или ее сегмент в единицу времени. Определяется в битах в секунду.

Надежность

Определяется надежностью работы всех ее компонентов. Для повышения надежности работы аппаратных компонентов обычно используют дублирование, когда при отказе одного из элементов функционирование сети обеспечат другие.

При работе компьютерной сети должна обеспечиваться сохранность информации и защита ее от искажений. Как правило, важная информация в сети хранится в нескольких экземплярах. В этом случае необходимо обеспечить согласованность данных (например, идентичность копий при изменении информации).

Одной из функций компьютерной сети является передача информации, во время которой возможны ее потери и искажения. Для оценки надежности исполнения этой функции используются показатели вероятности потери пакета при его передаче, либо вероятности доставки пакета (передача осуществляется порциями, которые называются пакетами).

В современных компьютерных сетях важное значение имеет другая сторона надежности — безопасность. Это способность сети обеспечить защиту информации от несанкционированного доступа. Задачи обеспечения безопасности решаются применением как специального программного обеспечения, так и соответствующих аппаратных средств.

Управляемость

При работе компьютерной сети, которая объединяет отдельные компьютеры в единое целое, необходимы средства не только для наблюдения за работой сети, сбора разнообразной информации о функционировании сети, но и средства управления сетью. В общем случае система управления сетью должна предоставлять возможность воздействовать на работу любого элемента сети. Должна быть обеспечена возможность осуществлять мероприятия по управлению с любого элемента сети. Управлением сетью занимается администратор сети или пользователь, которому поручены эти функции. Обычный пользователь, как правило, не имеет административных прав.

Другими характеристиками управляемости являются возможность определения проблем в работе компьютерной сети или отдельных ее сегментов, выработка управленческих действий для решения выявленных проблем и возможность автоматизации этих процессов при решении похожих проблем в будущем.

Прозрачность

Прозрачность компьютерной сети является ее характеристикой с точки зрения пользователя. Эта важная характеристика должна оцениваться с разных сторон.

Прозрачность сети предполагает скрытие (невидимость) особенностей сети от конечного пользователя. Пользователь обращается к ресурсам сети как к обычным локальным ресурсам компьютероа, на котором он работает.

Компьютерная сеть объединяет компьютеры разных типов с разными операционными системами. Пользователю, у которого установлена, например, Windows, прозрачная сеть должна обеспечивать доступ к необходимым ему при работе ресурсам компьютеров, на которых установлена, например, UNIX. Другой важной стороной прозрачности сети является возможность распараллеливания работы между разными элементами сети. Вопросы назначения отдельных параллельных заданий отдельным устройствам сети также должны быть скрытыми от пользователя и решаться в автоматическом режиме.


Интегрируемость

Интегрируемость означает возможность подключения к вычислительной сети разнообразного и разнотипного оборудования, программного обеспечения от разных производителей. Если такая неоднородная вычислительная сеть успешно выполняет свои функции, то можно говорить о том, что она обладает хорошей интегрируемостью.

Современная компьютерная сеть имеет дело с разнообразной информацией, процесс передачи которой сильно зависит от типа информации. Передача традиционных компьютерных данных характеризуется неравномерной интенсивностью. При этом нет жестких требований к синхронности передачи. При передаче мультимедийных данных качество передаваемой информации в существенной степени зависит от синхронизации передачи. Сосуществование двух типов данных с противоположными требованиями к процессу передачи является сложной задачей, решение которой является необходимым условием вычислительной сети с хорошей интегрируемостью.

Основным направлением развития интегрируемости вычислительных сетей является стандартизация сетей, их элементов и компонентов. Среди стандартов различных видов можно выделить стандарты отдельных фирм, стандарты специальных комитетов, создаваемых несколькими фирмами, стандарты национальных организаций по стандартизации, международные стандарты.

Основные сервисы и технологии сети Интернет. Основы работы сервисов WWW и e-mail.

WWW (WorldWideWeb — всемирная паутина) представляет службу организации и доступа к различным информационным ресурсам Интернет – документам, графике, аудио и видеоматериалам, расположенным на WEB-серверах сети.

WWW работает по технологии клиент-сервер. Существует множество серверов, которые по запросу клиента возвращают ему гипермедийный документ, т.е. документ, включающий различные способы представления информации (текст, звук, графика, видео, трехмерные объекты и т. д.). При этом каждый элемент может являться ссылкой на другой документ или его часть. Ссылки в документах организованы таким образом, что каждый информационный ресурс в глобальной сети Интернет имеет адрес и текущий документ, может ссылаться как на другие документы на этом же сервере, так и на любые документы Интернет. Таким образом, пользователь может работать со всем информационным пространством Интернет как с единым целым. Ссылки WWW указывают как на документы, так и на прочие сервисы и информационные ресурсы Интернет. Программные средства WWW являются универсальными для различных сервисов Интернет, играя роль системных интеграторов.

Основным средством представления документов в WWW является язык html (hypertextmarkuplanguage, язык разметки гипертекста). С помощью этого языка описывают структуру и связи документа. Внешний вид документа на экране пользователя определяется используемой программой-броузером, но структура его останется неизменной, поскольку она задана форматом html. Имена файлов в формате html обычно имеют расширение htm.

Электронная почта (e-mail) является одним из наиболее распространенных и часто используемых сервисов Интернет. Она используется в основном для обмена текстовыми сообщениями и присоединенными к ним файлами.

Как и обычное письмо, электронное также состоит из заголовков, содержащих служебную информацию (об авторе письма, получателе, его адресе и т.д.), играющих роль конверта, и собственно содержимого письма. Вы можете вложить в обычное письмо что-нибудь, например, фотографию; аналогично, Вы можете послать файл с данными электронным письмом. Однако у них есть и существенные отличия. Стоимость пересылки обычной почты очень сильно зависит от того, куда, в сколь удаленную точку планеты она должна быть доставлена, и ее размера и типа. Для электронной почты такой зависимости или нет, или она довольно невелика.

Скорость доставки электронных писем между двумя машинами, непосредственно подключенными к Интернет, занимает секунды, при этом вероятность потери или подмены письма минимальна.

Сервис E-mail универсален – множество сетей во всем мире, построенных на совершенно разных принципах и протоколах, могут обмениваться электронными письмами с Интернет.

Для работы с e-mail необходимо иметь специальную программу «почтовый клиент», например OutlookExpressMicrosoft. Следует отметить, что современные программы-браузеры типа InternetExplorer и NetscapeNavigator имеют встроенные почтовые клиенты.

Сетевые новостиUsenet являются одним из самых распространенных сервисов Интернет. Если электронная почта передает сообщения по принципу «от одного — одному», то сетевые новости передают сообщения «от одного ко многим». При этом новости разделены по иерархически организованным тематическим группам. В этом сервисе каждый узел сети, получивший новое сообщение, передает новость всем узлам, с которыми он обменивается новостями. Таким образом, посланное сообщение распространяется по сети, достигая за довольно короткие сроки всех участников сервиса Usenet.

Списки рассылки относятся к весьма полезному сервису Интернет. Это единственный сервис, не имеющий собственного протокола и программы-клиента и работающий исключительно через электронную почту. Идея работы списка рассылки состоит в том, что существует некий адрес электронной почты, который является общим адресом подписчиков этого списка рассылки.

При посылке письма на этот адрес его получают все подписчики. Этот сервис похож на сетевые новости Usenet, но между ними имеются и существенные отличия:

● сообщения, распространяемые по электронной почте, всегда будут просмотрены подписчиком в его почтовом ящике, в то время как статьи в сетевых новостях уничтожаются по прошествии определенного времени и становятся недоступны;

● списки рассылки более управляемы и конфиденциальны: администратор списка полностью контролирует набор подписчиков и может следить за содержанием сообщений. Каждый список рассылки ведется какой-либо организацией в отличие от новостей Usenet, у которых отсутствует принадлежность к чему-либо;

● для работы со списком рассылки достаточно доступа к электронной почте, и подписчиками могут быть люди, не имеющие доступа к новостям Usenet или каким-либо группам этих новостей;

● в списках рассылки сообщения передаются напрямую абонентам, а не по цепочке между серверами Usenet.

Широко распространенным сервисом Интернет является FTP-сервис, обеспечивающий доступ к файлам в файловых архивах. FTP – это стандартная программа, работающая по протоколу TCP, назначение которой состоит в передаче файлов между разными компьютерами, работающими в Интернет.

На FTP серверах сегодня доступно огромное количество информации и программного обеспечения в виде свободно распространяемого программного обеспечения, мультимедиа-продуктов и отдельных текстов.

К интерактивным сервисам, служащим общению людей через Интернет, относятся IRC – InternetRelayChat и ISQ или разговоры через Интернет. C этой целью в Интернет существует сеть серверов IRC и ISQ. Пользователи присоединяются к одной из тематических групп и участвуют в разговоре, который ведется набором текстов с клавиатуры. Для доступа к сервисам используются специальные программы-клиенты.

Поисковые машины Интернет осуществляют просмотр ресурсов Интернет на предмет поиска необходимой информации. Поиск информации может осуществляться не только на WEB-серверах Интернет, но и на файловых серверах, в группах новостей. Результатом поиска являются гиперссылки на документы, содержащие требуемую информацию. Для поиска информации в российских информационных ресурсах наиболее рапространенными являются следующие поисковые машины: Яндекс (http://www.yandex.ru/), Рамблер (http://www.rambler.ru/), Апорт (http://www.aport.ru).

Технологии Интернет служат для создания приложений Интернет. Наиболее применяемыми из них являются: язык разметки гипертекстов HTML (HyperTextTransferProtokol) , используемый для создания WEB страниц; языки написания сценариев JavaScript и VBScript; технологии создания активных серверных страниц ASP (ActiveServerPages); технология ADO (ActiveXDataObjects), предоставляющая разработчику объекты и методы доступа к базам данных; элементы управления ActiveX используются для передачи любой информации с локального компьютера на WEB-сервер, минуя каналы передачи Интернет общего пользования с целью соблюдения конфиденциальности передачи.

Компьютерные сети

Каналы передачи данных

Для того чтобы компьютеры могли связаться между собой в сеть, они должны быть соединены между собой с помощью некоторой физической передающей среды. Основными типами передающих сред, используемых в компьютерных сетях, являются:

• аналоговые телефонные каналы общего пользования;

• узкополосные и широкополосные кабельные каналы;

• ?радиоканалы и спутниковые каналы связи;

• оптоволоконные каналы связи.

Аналоговые каналы связи первыми начали применяться для передачи данных в компьютерных сетях и позволили использовать уже существовавшие тогда развитые телефонные сети общего пользования. Передача данных по аналоговым каналам может выполняться двумя способами. При первом способе телефонные каналы (одна или две пары проводов) через телефонные станции физически соединяют два устройства, реализующие коммуникационные функции с подключенными к ним компьютерами. Такие соединения называют выделенными линиями или непосредственными соединениями. Второй способ – это установление соединения с помощью набора телефонного номера (с использованием коммутируемых линий).

Качество передачи данных по выделенным каналам, как правило, выше и соединение постоянное. Кроме того, для каждого выделенного канала необходимо свое коммуникационное устройство (хотя есть и многоканальные коммуникационные устройства), а при коммутируемой связи можно использовать для связи с другими узлами одно коммуникационное устройство.

Параллельно с использованием аналоговых телефонных сетей для межкомпьютерного взаимодействия начали развиваться и методы передачи данных в дискретной (цифровой) форме по ненагруженным телефонным каналам (к которым не подведено электрическое напряжение, используемое в телефонной сети) – цифровым каналам.

Следует отметить, что наряду с дискретными данными по цифровому каналу можно передавать и аналоговые информацию (голосовую, видео, факсимильную и т. д.), преобразованную в цифровую форму.

Наиболее высокие скорости на небольших расстояниях могут быть получены при использовании особым образом скрученной пары проводов (для того, чтобы избежать взаимодействия между соседними проводами), так называемой витой паре (ТР – TwistedPair).

Кабельные каналы, или коаксиальные пары, представляют собой два цилиндрических проводника на одной оси, разделенных диэлектрическим покрытием. Один тип коаксиального кабеля (с сопротивлением 50 Ом), используется главным образом для передачи узкополосных цифровых сигналов, другой тип кабеля (с сопротивлением 75 Ом) – для передачи широкополосных аналоговых и цифровых сигналов. Узкополосные и широкополосные кабели, непосредственно связывающие между собой коммуникационные оборудования, позволяют обмениваться данными на высоких скоростях (до нескольких мегабит/c) в аналоговой или цифровой форме. Следует отметить, что на небольших расстояниях (особенно в локальных сетях) кабельные каналы все больше вытесняются каналами на витых парах, а на больших расстояниях – оптоволоконными каналами связи.

Использование в компьютерных сетях в качестве передающей среды радиоволн различной частоты является экономически эффективным либо для связи на больших и сверхбольших расстояниях (с использованием спутников), либо для связи с труднодоступными, подвижными или временно используемыми объектами.

Обмен данными по радиоканалам может вестись как с помощью аналоговых, так и цифровых методов передачи. Цифровые методы получают в последнее время преимущественное развитие, т. к. позволяют объединить наземные участки цифровых сетей и спутниковых каналов или радиоканалов в единой сети. Новым импульсом в развитии радиосетей стало появление сотовой телефонной связи, позволяющей осуществлять голосовую связь и обмен данными с помощью радиотелефонов или специальных устройств обмена данными.

Помимо обмена данными в радиодиапазоне последнее время для связи на небольшие расстояния (обычно в пределах комнаты) используется и инфракрасное излучение.

В оптоволоконных каналах связи используется известное из физики явления полного внутреннего отражения света, что позволяет передавать потоки света внутри оптоволоконного кабеля на большие расстояния практически без потерь. В качестве источников света в оптоволоконном кабеле используются светоиспускающие диоды (LED – lightemittingdiode) или лазерные диоды, а в качестве приемников – фотоэлементы.

Оптоволоконные каналы связи, несмотря на их более высокую стоимость по сравнению с другими видами связи, получают все большее распространение, причем не только для связи на небольшие расстояния, но и на внутригородских и междугородных участках.

Технические средства коммуникаций составляют кабели, коннекторы и терминаторы, сетевые адаптеры, повторители, разветвители, мосты, маршрутизаторы, шлюзы, а также модемы, позволяющие использовать различные протоколы и топологии в единой неоднородной системе.

Локальные сети

Локальная сеть создается, как правило, для совместного использования ресурсов ЭВМ или данных (обычно в одной организации). С технической точки зрения локальная сеть – совокупность компьютеров и каналов связи, объединяющих компьютеры в структуру с определенной конфигурацией, а также сетевого программного обеспечения, управляющего работой сети. Способ соединения компьютеров в локальную сеть называется топологией.

Топология во многом определяет многие важные свойства сети, например такие, как надежность (живучесть), производительность и др. Существуют разные подходы к классификации топологий сетей. По производительности они делятся на два основных класса: широковещательные и последовательные.

В широковещательных конфигурациях каждый компьютер передает сигналы, которые могут быть восприняты остальными компьютерами. К таким конфигурациям относятся топологии «общая шина», «дерево», «звезда с пассивным центром». Сеть типа «звезда с пассивным центром» можно рассматривать как разновидность «дерева», имеющего корень с ответвлением к каждому подключенному устройству.

В последовательных конфигурациях каждый физический подуровень передает информацию только одному ПК. Примерами последовательных конфигураций являются: произвольная (произвольное соединение компьютеров), иерархическая, «кольцо», «цепочка», «звезда с интеллектуальным центром», «снежинка» и другие.

Топология «Шина»

Рисунок 10.2. Шинная топология локальной сети

При таком соединении обмен может производиться между любыми компьютерами сети, независимо от остальных. При повреждении связи одного компьютера с общей шиной, этот компьютер отключается от сети, но вся сеть работает. В этом смысле сеть достаточно устойчива, но если повреждается шина, то вся сеть выходит из строя.

Топология «Кольцо»

Рисунок 10.3. Кольцевая топология локальной сети

При этом соединении данные также передаются последовательно от компьютера к компьютеру, но по сравнению с простым последовательным соединением данные могут передаваться в двух направлениях, что повышает устойчивость к неполадкам сети. Один разрыв не выводит сеть из строя, но два разрыва делают сеть нерабочей. Кольцевая сеть достаточно широко применяется, в основном из-за высокой скорости передачи данных. Кольцевые сети самые скоростные.

Топология «Звезда»

Рисунок 10.4. Звездообразная топология локальной сети

При соединении звездой сеть очень устойчива к повреждениям. При повреждении одного из соединений от сети отключается только один компьютер. Кроме того, эта схема соединения позволяет создавать сложные разветвленные сети. Устройства, которые позволяют организовывать сложные структуры сетей, называются концентраторами и коммутаторами.

Глобальная сеть Интернет

Зарождением Интернета принято считать момент появления первой компьютерной сети, родиной которой в середине 60-х годов двадцатого века стала Америка.

В то время еще не существовало персональных компьютеров, и крупные американские университеты могли себе позволить 1–2 больших компьютера. Компьютерное время было драгоценным ресурсом, и на него заранее записывались. Люди работали ночами, чтобы ни минуты этого времени не пропало даром.

Наконец появилась идея соединить между собой компьютеры разных университетов, чтобы сделать возможным удаленное использование любого свободного в данный момент компьютера. Этот проект получил название ARPANET. К концу 1969 года были соединены компьютеры четырех университетов и появилась первая компьютерная сеть.

Очень скоро обнаружилось, что сеть в основном используется не для вычислений на удаленном компьютере, а для обмена сообщениями между пользователями. В 1972 году, когда ARPANET уже соединял 23 компьютера, была написана первая программа для обмена электронной почтой по сети. Электронную почту оценили по достоинству, что побудило целый ряд государственных организаций и корпораций к созданию собственных компьютерных сетей. Эти сети обладали тем же недостатком, что и ARPANET: они могли соединять только ограниченное число однотипных компьютеров. Кроме того, они были не совместимы друг с другом.

В середине 70-х годов для ARPANET были разработаны новые стандарты передачи данных, которые позволяли объединять сети произвольной архитектуры, тогда же было придумано слово «Интернет». Именно эти стандарты, впоследствии получившие название протокола TCP/IP, заложили основу для роста глобальной компьютерной сети путем объединения уже существующих сетей. Их важным достоинством было то, что сеть считалась в принципе не стопроцентно надежной и предусматривались средства борьбы с ошибками при передаче данных. В 1983 году сеть ARPANET перешла на новый протокол и разделилась на две независимые сети – военную и образовательную. К этому времени сеть объединяла более тысячи компьютеров, в том числе в Европе и на Гавайских островах. Последние использовали спутниковые каналы связи.

Развитие Интернета получило новый импульс благодаря инициативе Национального научного фонда США (NSF) по созданию глобальной сетевой инфраструктуры для системы высшего образования (1985–1988). NSF создал сеть скоростных магистральных каналов связи и выделял средства на подключение к ней американских университетов, при условии, что университет обеспечивал доступ к сети для всех подготовленных пользователей. Интернет оставался преимущественно университетской сетью до начала 90-х годов, однако NSF сразу взял курс на то, чтобы сделать его в дальнейшем независимым от государственного финансирования. В частности, NSF поощрял университеты к поиску коммерческих клиентов. К 1988 году Интернет уже насчитывал около 56 тысяч соединенных компьютеров.

Настоящий расцвет Интернета начался в 1992 году, когда была изобретена новая служба, получившая странное название «Всемирная паутина» (WorldWideWeb, или WWW, или просто «веб»). WWW позволял любому пользователю Интернета публиковать свои текстовые и графические материалы в привлекательной форме, связывая их с публикациями других авторов и предоставляя удобную систему навигации. Постепенно Интернет начал выходить за рамки академических институтов и стал превращаться из средства переписки и обмена файлами в гигантское хранилище информации. К 1992 году Интернет насчитывал более миллиона соединенных компьютеров.

В настоящее время Интернет продолжает расти с прежней головокружительной скоростью. По оценке специалистов, количество передаваемой информации (трафик) в Интернете увеличивается на 30 % ежемесячно. В 1999 году Интернет объединял около 60 миллионов компьютеров и более 275 миллионов пользователей, и каждый день в нем появлялось полтора миллиона новых вебовских документов. Эти оценки довольно приблизительны, потому что в Интернете нет центрального административного органа, который регистрировал бы новых пользователей и новые компьютеры.

В Россию Интернет впервые проник в начале 90-х годов. Ряд университетов и исследовательских институтов приступили в это время к построению своих компьютерных сетей и обзавелись зарубежными каналами связи. Особенно следует отметить Институт атомной энергии им. Курчатова. На базе ИАЭ сложились две крупнейшие коммерческие компании, предоставляющие услуги по подключению к Интернету, – «Релком» и «Демос», а также Российский Институт развития общественных сетей (РОСНИИРОС). Последний стал в дальнейшем головной организацией, координирующей развитие российской части Интернета.

По имеющимся оценкам, в 1999 году число российских пользователей Сети превысило 5 миллионов. Сейчас в Интернете есть уже много интересных материалов на русском языке, но знание английского языка желательно: пионерская роль стран английского языка в развитии Интернета закрепила за английским роль языка межнационального общения.

Службы Интернета

Всемирная Паутина

«Всемирная Паутина» – лицо современного Интернета. Появление этой службы сделало работу с информацией легкой и приятной, привлекло в ряды пользователей Сети сотни миллионов людей.

Чтобы узнать новости, научиться чему-нибудь или просто развлечься, люди смотрят телевизор, слушают радио, читают газеты, журналы, книги. Всемирная Паутина тоже предлагает своим пользователям радиовещание, видеоинформацию, прессу, книги, но с той разницей, что все это можно получить, не выходя из дома. Не важно, в каком виде представлена интересующая вас информация (текстовый документ, фотография, видеоролик или звуковой фрагмент) – и где эта информация находится географически – в России, Австралии или на Берегу Слоновой Кости, вы получите ее в считанные секунды на свой компьютер.

Кроме уникальной быстроты получения необходимой информации, следует отметить и то, что службы Интернета работают круглосуточно и без выходных.

Развитие Всемирной Паутины послужило началом продолжающегося до сих пор бума Интернета. Однако причина столь бурного роста сети состоит не столько в том, что ее службы предлагают удобные средства для обмена информацией и доступа к ней, сколько в том, что в Сети есть та информация, которая вам необходима. Кроме того, часто оказывается, что эту информацию нельзя получить ни в каком другом месте. Между тем информационные ресурсы Всемирной Паутины создаются самими пользователями. Для создания публикации во Всемирной Паутине пользователю нужен только компьютер, подключенный к Интернету, и минимум навыков работы с ним. Несколько минут работы – и сообщение или документ становится доступным всем пользователям Сети.

Публикация в Интернете, как и обычная публикация на бумажном носителе (журнал, газета, книга), состоит из упорядоченных страниц, на которых представлен форматированный текст и иллюстрации в виде картинок. Однако, в отличие от бумажной публикации, страницы в Интернете электронные – так называемые веб-страницы, в которые можно включить и звуковое сопровождение, и видеоролик, что значительно повышает восприятие информации пользователем.

Вообще, подготовка веб-страницы очень схожа с издательской деятельностью. В процессе подготовки веб-публикации все происходит так же, как и при подготовке обычной публикации: точно так же готовятся тексты, графические материалы, затем происходит оформление и верстка. При оформлении веб-публикации учитываются специфические особенности электронной среды, а вместо печати в типографии материалы выкладываются на веб-сервер. Расходы на поддержание страницы в Интернете на несколько порядков меньше типографских расходов, необходимых для издания бумажного аналога со сходным тиражом, что существенным образом снижает стоимость публикации.

Кроме того, веб-страница может включать в себя так называемые гипертекстовые ссылки (гиперссылки), соединяющие контекст, в котором они находятся, с другим контекстом в рамках того же или другого текста, находящегося на произвольном сервере Сети.

Описанные уникальные свойства веб-страницы реализуются благодаря использованию так называемого гипертекста. При подготовке гипертекстовых документов для WWW текст специальным образом размечается с помощью языка разметки HTML (HyperTextMarkupLanguage, что в переводе и означает «язык разметки гипертекстов»). Гипертекстовые файлы имеют расширение ”*.htm” или “*.html”.

Сегодня существует большое количество литературы, посвященной гипертексту и подробно описывающей процесс создания гипертекстовых документов. Поэтому в рамках данного учебника мы не будем рассматривать вопросы создания новых документов, а остановимся подробнее на использовании уже имеющихся информационных богатств Интернета и навыках общения с ним.

Как и большинство других служб Интернета, Всемирная Паутина работает в рамках модели «клиент-сервер». В качестве сервера, как правило, выступает постоянно подключенный к Сети компьютер, на котором работает специальная программа. Именно эту программу чаще всего и называют веб-сервером. Клиентом является любой компьютер, подключенный в данный момент к Интернету, на котором запущена программа просмотра веб-публикаций – браузер (браузер) (от англ. browse – листать, пролистывать). Работа браузера заключается в обмене информацией с веб-сервером, получении необходимых пользователю документов, обработке полученной гипертекстовой информации и отображении документа на экране. Обмен информацией между веб-сервером и браузером осуществляется с использованием протокола HTTP.

Работа с браузером

Сегодня, спустя десять лет после изобретения протокола HTTP, легшего в основу Всемирной Паутины, браузер представляет собой сложнейшее программное обеспечение, сочетающее в себе легкость в использовании и богатство возможностей.

Браузер не только открывает пользователю мир гипертекстовых ресурсов Всемирной Паутины. Он также может работать и с другими службами Сети, такими как FTP, Gopher, WAIS. Вместе с браузером на компьютер обычно устанавливается программа для пользования службами электронной почты (e-mail) и новостей (news). По сути дела, браузер является основной программой для доступа к службам Сети. Через него можно получить доступ практически к любой службе Интернет, даже если браузер не поддерживает работу с этой службой. Для этого используются специальным образом запрограммированные веб-серверы, которые связывают Всемирную Паутину с данной службой Сети. Пример такого рода веб-серверов – многочисленные б 1 2345678910Следующая ⇒

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ — конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Устройство и основные понятия локальной сети

Данная статья посвящена основам локальной сети, здесь будут рассмотрены следующие темы:

  • Понятие локальная сеть;
  • Устройство локальной сети;
  • Оборудование для локальной сети;
  • Топология сети;
  • Протоколы TCP/IP;
  • IP-адресация.

Понятие локальной сети

Сеть — группа компьютеров, соединенных друг с другом, с помощью специального оборудования, обеспечивающего обмен информацией между ними. Соединение между двумя компьютерами может быть непосредственным (двухточечное соединение) или с использованием дополнительных узлов связи.

Существует несколько типов сетей, и локальная сеть — лишь одна из них. Локальная сеть представляет собой, по сути, сеть, используемую в одном здании или отдельном помещении, таком как квартира, для обеспечения взаимодействия используемых в них компьютеров и программ. Локальные сети, расположенные в разных зданиях, могут быть соединены между собой с помощью спутниковых каналов связи или волоконно-оптических сетей, что позволяет создать глобальную сеть, т.е. сеть, включающую в себя несколько локальных сетей.

Интернет является еще одним примером сети, которая уже давно стала всемирной и всеобъемлющей, включающей в себя сотни тысяч различных сетей и сотни миллионов компьютеров. Независимо от того, как вы получаете доступ к Интернету, с помощью модема, локального или глобального соединения, каждый пользователь Интернета является фактически сетевым пользователем. Для работы в Интернете используются самые разнообразные программы, такие как обозреватели Интернета, клиенты FTP, программы для работы с электронной почтой и многие другие.

Компьютер, который подключен к сети, называется рабочей станцией (Workstation). Как правило, с этим компьютером работает человек. В сети присутствуют и такие компьютеры, на которых никто не работает. Они используются в качестве управляющих центров в сети и как накопители информации. Такие компьютеры называют серверами,
Если компьютеры расположены сравнительно недалеко друг от друга и соединены с помощью высокоскоростных сетевых адаптеров то такие сети называются локальными. При использовании локальной сети компьютеры, как правило, расположены в пределах одной комнаты, здания или в нескольких близко расположенных домах.
Для объединения компьютеров или целых локальных сетей, которые расположены на значительном расстоянии друг от друга, используются модемы, а также выделенные, или спутниковые каналы связи. Такие сети носят название глобальные. Обычно скорость передачи данных в таких сетях значительно ниже, чем в локальных.

Устройство локальной сети

Существуют два вида архитектуры сети: одноранговая (Peer-to-peer) и клиент/ сервер (Client/Server), На данный момент архитектура клиент/сервер практически вытеснила одноранговую.

Если используется одноранговая сеть, то все компьютеры, входящие в нее, имеют одинаковые права. Соответственно, любой компьютер может выступать в роли сервера, предоставляющего доступ к своим ресурсам, или клиента, использующего ресурсы других серверов.

В сети, построенной на архитектуре клиент/сервер, существует несколько основных компьютеров — серверов. Остальные компьютеры, которые входят в сеть, носят название клиентов, или рабочих станций.

Сервер — это компьютер, который обслуживает другие компьютеры в сети. Существуют разнообразные виды серверов, отличающиеся друг от друга услугами, которые они предоставляют; серверы баз данных, файловые серверы, принт-серверы, почтовые серверы, веб-серверы и т. д.


Одноранговая архитектура получила распространение в небольших офисах или в домашних локальных сетях, В большинстве случаев, чтобы создать такую сеть, вам понадобится пара компьютеров, которые снабжены сетевыми картами, и кабель. В качестве кабеля используют витую пару четвертой или пятой категории. Витая пара получила такое название потому, что пары проводов внутри кабеля перекручены (это позволяет избежать помех и внешнего влияния). Все еще можно встретить достаточно старые сети, которые используют коаксиальный кабель. Такие сети морально устарели, а скорость передачи информации в них не превышает 10 Мбит/с.

После того как сеть будет создана, а компьютеры соединены между собой, нужно настроить все необходимые параметры программно. Прежде всего убедитесь, что на соединяемых компьютерах были установлены операционные системы с поддержкой работы в сети (Linux, FreeBSD, Windows)

Все компьютеры в одноранговой сети объединяются в рабочие группы, которые имеют свои имена (идентификаторы).
В случае использования архитектуры сети клиент/сервер управление доступом осуществляется на уровне пользователей. У администратора появляется возможность разрешить доступ к ресурсу только некоторым пользователям. Предположим, что вы делаете свой принтер доступным для пользователей сети. Если вы не хотите, чтобы кто угодно печатал на вашем принтере, то следует установить пароль для работы с этим ресурсом. При одноранговой сети любой пользователь, который узнает ваш пароль, сможет получить доступ к вашему принтеру. В сети клиент/ сервер вы можете ограничить использование принтера для некоторых пользователей вне зависимости от того, знают они пароль или нет.

Чтобы получить доступ к ресурсу в локальной сети, построенной на архитектуре клиент/сервер, пользователь обязан ввести имя пользователя (Login — логин) и пароль (Password). Следует отметить, что имя пользователя является открытой информацией, а пароль — конфиденциальной.

Процесс проверки имени пользователя называется идентификацией. Процесс проверки соответствия введенного пароля имени пользователя — аутентификацией. Вместе идентификация и аутентификация составляют процесс авторизации. Часто термин «аутентификация» — используется в широком смысле: для обозначения проверки подлинности.

Из всего сказанного можно сделать вывод о том, что единственное преимущество одноранговой архитектуры — это ее простота и невысокая стоимость. Сети клиент/сервер обеспечивают более высокий уровень быстродействия и защиты.
Достаточно часто один и тот же сервер может выполнять функции нескольких серверов, например файлового и веб-сервера. Естественно, общее количество функций, которые будет выполнять сервер, зависит от нагрузки и его возможностей. Чем выше мощность сервера, тем больше клиентов он сможет обслужить и тем большее количество услуг предоставить. Поэтому в качестве сервера практически всегда назначают мощный компьютер с большим объемом памяти и быстрым процессором (как правило, для решения серьезных задач используются многопроцессорные системы)

Оборудование для локальной сети

В самом простом случае для работы сети достаточно сетевых карт и кабеля. Если же вам необходимо создать достаточно сложную сеть, то понадобится специальное сетевое оборудование.

Кабель

Компьютеры внутри локальной сети соединяются с помощью кабелей, которые передают сигналы. Кабель, соединяющий два компонента сети (например, два компьютера), называется сегментом. Кабели классифицируются в зависимости от возможных значений скорости передачи информации и частоты возникновения сбоев и ошибок. Наиболее часто 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, перекрученных между собой. Витая пара также имеет свои разновидности: UTP (Unshielded Twisted Pair — неэкранированная витая пара) и STP (Shielded Twisted Pair — экранированная витая пара). Эти разновидности кабеля способны передавать сигналы на расстояние порядка 100 м. Как правило, в локальных сетях используется именно UTP. STP имеет плетеную оболочку из медной нити, которая имеет более высокий уровень защиты и качества, чем оболочка кабеля UTP.

В кабеле STP каждая пара проводов дополнительно экранировала (она обернута слоем фольги), что защищает данные, которые передаются, от внешних помех. Такое решение позволяет поддерживать высокие скорости передачи на более значительные расстояния, чем в случае использования кабеля UTP, Витая пара подключается к компьютеру с помощью разъема RJ-45 (Registered Jack 45), который очень напоминает телефонный разъем RJ-11 (Regi-steredjack). Витая пара способна обеспечивать работу сети на скоростях 10,100 и 1000 Мбит/с.

Коаксиальный кабель состоит из медного провода, покрытого изоляцией, экранирующей металлической оплеткой и внешней оболочкой. По центральному проводу кабеля передаются сигналы, в которые предварительно были преобразованы данные. Такой провод может быть как цельным, так и многожильным. Для организации локальной сети применяются два типа коаксиального кабеля: ThinNet (тонкий, 10Base2) и ThickNet (толстый, 10Base5). В данный момент локальные сети на основе коаксиального кабеля практически не встречаются.

В основе оптоволоконного кабеля находятся оптические волокна (световоды), данные по которым передаются в виде импульсов света. Электрические сигналы по оптоволоконному кабелю не передаются, поэтому сигнал нельзя перехватить, что практически исключает несанкционированный доступ к данным. Оптоволоконный кабель используют для транспортировки больших объемов информации на максимально доступных скоростях.

Главным недостатком такого кабеля является его хрупкость: его легко повредить, а монтировать и соединять можно только с помощью специального оборудования.

Сетевые карты

Сетевые карты делают возможным соединение компьютера и сетевого кабеля. Сетевая карта преобразует информацию, которая предназначена для отправки, в специальные пакеты. Пакет — логическая совокупность данных, в которую входят заголовок с адресными сведениями и непосредственно информация. В заголовке присутствуют поля адреса, где находится информация о месте отправления и пункте назначения данных, Сетевая плата анализирует адрес назначения полученного пакета и определяет, действительно ли пакет направлялся данному компьютеру. Если вывод будет положительным, то плата передаст пакет операционной системе. В противном случае пакет обрабатываться не будет. Специальное программное обеспечение позволяет обрабатывает все пакеты, которые проходят внутри сети. Такую возможность используют системные администраторы, когда анализируют работу сети, и злоумышленники для кражи данных, проходящих по ней.

Любая сетевая карта имеет индивидуальный адрес, встроенный в ее микросхемы. Этот адрес называется физическим, или MAC-адресом (Media Access Control — управление доступом к среде передачи).

Порядок действий, совершаемых сетевой картой, такой.

  1. Получение информации от операционной системы и преобразование ее в электрические сигналы для дальнейшей отправки по кабелю;
  2. Получение электрических сигналов по кабелю и преобразование их обратно в данные, с которыми способна работать операционная система;
  3. Определение, предназначен ли принятый пакет данных именно для этого компьютера;
  4. Управление потоком информации, которая проходит между компьютером и сетью.

Концентраторы

Концентратор (хаб) — устройство, способное объединить компьютеры в физическую звездообразную топологию. Концентратор имеет несколько портов, позволяющих подключить сетевые компоненты. Концентратор, имеющий всего два порта, называют мостом. Мост необходим для соединения двух элементов сети.

Сеть вместе с концентратором представляет собой «общую шину». Пакеты данных при передаче через концентратор будут доставлены на все компьютеры, подключенные к локальной сети.

Существует два вида концентраторов.

Пассивные концентраторы. Такие устройства отправляют полученный сигнал без его предварительной обработки.
Активные концентраторы (многопостовые повторители). Принимают входящие сигналы, обрабатывают их и передают в подключенные компьютеры.

Коммутаторы

Коммутаторы необходимы для организации более тесного сетевого соединения между компьютером-отправителем и конечным компьютером. В процессе передачи данных через коммутатор в его память записывается информация о MAC-адресах компьютеров. С помощью этой информации коммутатор составляет таблицу маршрутизации, в которой для каждого из компьютеров указана его принадлежность определенному сегменту сети.

При получении коммутатором пакетов данных он создает специальное внутреннее соединение (сегмент) между двумя своими Портами, используя таблицу маршрутизации. Затем отправляет пакет данных в соответствующий порт конечного компьютера, опираясь на информацию, описанную в заголовке пакета.

Таким образом, данное соединение оказывается изолированным от других портов, что позволяет компьютерам обмениваться информацией с максимальной скоростью, которая доступна для данной сети. Если у коммутатора присутствуют только два порта, он называется мостом.

Коммутатор предоставляет следующие возможности:

  • Послать пакет с данными с одного компьютера на конечный компьютер;
  • Увеличить скорость передачи данных.

Маршрутизаторы

Маршрутизатор по принципу работы напоминает коммутатор, однако имеет больший набор функциональных возможностей, Он изучает не только MAC, но и IP-адреса обоих компьютеров, участвующих в передаче данных. Транспортируя информацию между различными сегментами сети, маршрутизаторы анализируют заголовок пакета и стараются вычислить оптимальный путь перемещения данного пакета. Маршрутизатор способен определить путь к произвольному сегменту сети, используя информацию из таблицы маршрутов, что позволяет создавать общее подключение к Интернету или глобальной сети.
Маршрутизаторы позволяют произвести доставку пакета наиболее быстрым путем, что позволяет повысить пропускную способность больших сетей. Если какой-то сегмент сети перегружен, поток данных пойдет по другому пути,

Топология сети

Порядок расположения и подключения компьютеров и прочих элементов в сети называют сетевой топологией. Топологию можно сравнить с картой сети, на которой отображены рабочие станции, серверы и прочее сетевое оборудование. Выбранная топология влияет на общие возможности сети, протоколы и сетевое оборудование, которые будут применяться, а также на возможность дальнейшего расширения сети.

Физическая топология — это описание того, каким образом будут соединены физические элементы сети. Логическая топология определяет маршруты прохождения пакетов данных внутри сети.

Выделяют пять видов топологии сети:

Общая шина

В этом случае все компьютеры подключаются к одному кабелю, который называется шиной данных. При этом пакет будет приниматься всеми компьютерами, которые подключены к данному сегменту сети.

Быстродействие сети во многом определяется числом подключенных к общей шине компьютеров. Чем больше таких компьютеров, тем медленнее работает сеть. Кроме того, подобная топология может стать причиной разнообразных коллизий, которые возникают, когда несколько компьютеров одновременно пытаются передать информацию в сеть. Вероятность появления коллизии возрастает с увеличением количества подключенных к шине компьютеров.

Преимущества использования сетей с топологией «общая шина» следующие:

  • Значительная экономия кабеля;
  • Простота создания и управления.
  • вероятность появления коллизий при увеличении числа компьютеров в сети;
  • обрыв кабеля приведет к отключению множества компьютеров;
  • низкий уровень защиты передаваемой информации. Любой компьютер может получить данные, которые передаются по сети.

Звезда

При использовании звездообразной топологии каждый кабельный сегмент, идущий от любого компьютера сети, будет подключаться к центральному коммутатору или концентратору, Все пакеты будут транспортироваться от одного компьютера к другому через это устройство. Допускается использование как активных, так и пассивных концентраторов, В случае разрыва соединения между компьютером и концентратором остальная сеть продолжает работать. Если же концентратор выйдет из строя, то сеть работать перестанет. С помощью звездообразной структуры можно подключать друг к другу даже локальные сети.

Использование данной топологии удобно при поиске поврежденных элементов: кабеля, сетевых адаптеров или разъемов, «Звезда» намного удобнее «общей шины» и в случае добавления новых устройств. Следует учесть и то, что сети со скоростью передачи 100 и 1000 Мбит/с построены по топологии «звезда».

Если в самом центре «звезды» расположить концентратор, то логическая топология изменится на «общую шину».
Преимущества «звезды»:

  • простота создания и управления;
  • высокий уровень надежности сети;
  • высокая защищенность информации, которая передается внутри сети (если в центре звезды расположен коммутатор).

Основной недостаток — поломка концентратора приводит к прекращению работы всей сети.

Кольцевая топология

В случае использования кольцевой топологии все компьютеры сети подключаются к единому кольцевому кабелю. Пакеты проходят по кольцу в одном направлении через все сетевые платы подключенных к сети компьютеров. Каждый компьютер будет усиливать сигнал и отправлять его дальше по кольцу.

В представленной топологии передача пакетов по кольцу организована маркерным методом. Маркер представляет собой определенную последовательность двоичных разрядов, содержащих управляющие данные. Если сетевое устройство имеет маркер, то у него появляется право на отправку информации в сеть. Внутри кольца может передаваться всего один маркер.

Компьютер, который собирается транспортировать данные, забирает маркер из сети и отправляет запрошенную информацию по кольцу. Каждый следующий компьютер будет передавать данные дальше, пока этот пакет не дойдет до адресата. После получения адресат вернет подтверждение о получении компьютеру-отправителю, а последний создаст новый маркер и вернет его в сеть.

Преимущества данной топологии следующие:

  • эффективнее, чем в случае с общей шиной, обслуживаются большие объемы данных;
  • каждый компьютер является повторителем: он усиливает сигнал перед отправкой следующей машине, что позволяет значительно увеличить размер сети;
  • возможность задать различные приоритеты доступа к сети; при этом компьютер, имеющий больший приоритет, сможет дольше задерживать маркер и передавать больше информации.
  • обрыв сетевого кабеля приводит к неработоспособности всей сети;
  • произвольный компьютер может получить данные, которые передаются по сети.

Протоколы TCP/IP

Протоколы TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol — Протокол управления передачей данных/Интернет протокол) являются основными межсетевыми протоколами и управляют передачей данных между сетями разной конфигурации и технологии. Именно это семейство протоколов используется для передачи информации в сети Интернет, а также в некоторых локальных сетях. Семейство протоколов TPC/IP включает все промежуточные протоколы между уровнем приложений и физическим уровнем. Общее их количество составляет несколько десятков.

Основными среди них являются:

  • Транспортные протоколы: TCP — Transmission Control Protocol (протокол управления передачей данных) и другие — управляют передачей данных между компьютерами;
  • Протоколы маршрутизации: IP — Internet Protocol (протокол Интернета) и другие — обеспечивают фактическую передачу данных, обрабатывают адресацию данных, определяет наилучший путь к адресату;
  • Протоколы поддержки сетевого адреса: DNS — Domain Name System (доменная система имен) и другие — обеспечивает определение уникального адреса компьютера;
  • Протоколы прикладных сервисов: FTP — File Transfer Protocol (протокол передачи файлов), HTTP — HyperText Transfer Protocol (Протокол передачи гипертекста), TELNET и другие — используются для получения доступа к различным услугам: передаче файлов между компьютерами, доступу к WWW, удаленному терминальному доступу к системе и др.;
  • Шлюзовые протоколы: EGP — Exterior Gateway Protocol (внешний шлюзовый протокол) и другие — помогают передавать по сети сообщения о маршрутизации и информацию о состоянии сети, а также обрабатывать данные для локальных сетей;
  • Почтовые протоколы: POP — Post Office Protocol (протокол приема почты) — используется для приема сообщений электронной почты, SMPT Simple Mail Transfer Protocol (протокол передачи почты) — используется для передачи почтовых сообщений.

Все основные сетевые протоколы (NetBEUI, IPX/SPX и ТСРIР) являются маршрутизируемыми протоколами. Но вручную приходится настраивать лишь маршрутизацию ТСРIР. Остальные протоколы маршрутизируются операционной системой автоматически.

IP-адресация

При построении локальной сети на основе протокола TCP/IP каждый компьютер получает уникальный IP-адрес, который может назначаться либо DHCP-сервером — специальной программой, установленной на одном из компьютеров сети, либо средствами Windows, либо вручную.

DHCP-сервер позволяет гибко раздавать IP-адреса компьютерам и закрепить за некоторыми компьютерами постоянные, статические IP-адреса. Встроенное средство Windows не имеет таких возможностей. Поэтому если в сети имеется DHCP-сервер, то средствами Windows лучше не пользоваться, установив в настройках сети операционной системы автоматическое (динамическое) назначение IP-адреса. Установка и настройка DHCP-сервера выходит за рамки этой книги.

Следует, однако, отметить, что при использовании для назначения IP-адреса DHCP-сервера или средств Windows загрузка компьютеров сети и операции назначения IP-адресов требует длительного времени, тем большего, чем больше сеть. Кроме того, компьютер с DHCP-сервером должен включаться первым.
Если же вручную назначить компьютерам сети статические (постоянные, не изменяющиеся) IP-адреса, то компьютеры будут загружаться быстрее и сразу же появляться в сетевом окружении. Для небольших сетей этот вариант является наиболее предпочтительным, и именно его мы будем рассматривать в данной главе.

Для связки протоколов TCP/IP базовым является протокол IP, так как именно он занимается перемещением пакетов данных между компьютерами через сети, использующие различные сетевые технологии. Именно благодаря универсальным характеристикам протокола IP стало возможным само существование Интернета, состоящего из огромного количества разнородных сетей.

Пакеты данных протокола IP

Протокол IP является службой доставки для всего семейства протоколов ТСР-iР. Информация, поступающая от остальных протоколов, упаковывается в пакеты данных протокола IP, к ним добавляется соответствующий заголовок, и пакеты начинают свое путешествие по сети

Система IP-адресации

Одними из важнейших полей заголовка пакета данных IP являются адреса отправителя и получателя пакета. Каждый IP-адрес должен быть уникальным в том межсетевом объединении, где он используется, чтобы пакет попал по назначению. Даже во всей глобальной сети Интернет невозможно встретить два одинаковых адреса.

IP-адрес, в отличие от обычного почтового адреса, состоит исключительно из цифр. Он занимает четыре стандартные ячейки памяти компьютера — 4 байта. Так как один байт (Byte) равен 8 бит (Bit), то длина IP-адреса составляет 4 х 8 = 32 бита.

Бит представляет собой минимально возможную единицу хранения информации. В нем может содержаться только 0 (бит сброшен) или 1 (бит установлен).

Несмотря на то, что IP-адрес всегда имеет одинаковую длину, записывать его можно по-разному. Формат записи IP-адреса зависит от используемой системы счисления. При этом один и тот же адрес может выглядеть совершенно по-разному:

Локальная сеть: основы функционирования компьютерных сетей

Локальная сеть (локальная вычислительная сеть или ЛВС) представляет собой среду взаимодействия нескольких компьютеров между собой. Цель взаимодействия — передача данных. Локальные сети, как правило, покрывают небольшие пространства (дом, офис, предприятие) — чем и оправдывают своё название. ЛВС может иметь как один, так и несколько уровней. Для построения многоуровневой локальной сети применяют специальное сетевое оборудование: маршрутизаторы, коммутаторы. Существует несколько способов объединения компьютеров и сетевого оборудования в единую компьютерную сеть: проводное (витая пара), оптическое (оптоволоконный кабель) и беспроводное (Wi-Fi, Bluetooth) соединения.

Топология локальной сети

Первое к чему нужно приступать при изучении основ функционирования компьютерных сетей, это топология (структура) локальной сети. Существует три основных вида топологии: шина, кольцо и звезда.

Линейная шина

Все компьютеры подключены к единому кабелю с заглушками по краям (терминаторами). Заглушки необходимы для предотвращения отражения сигнала. Принцип работы шины заключается в следующем: один из компьютеров посылает сигнал всем участникам локальной сети, а другие анализируют сигнал и если он предназначен им, то обрабатывают его. При таком взаимодействии, каждый из компьютеров проверяет наличие сигнала в шине перед отправкой данных, что исключает возникновения коллизий. Минус данной топологии — низкая производительность, к тому же, при повреждении шины нарушается нормальное функционирование локальной сети и часть компьютеров не в состоянии обрабатывать либо посылать сигналы.

Кольцо

В данной топологии каждый из компьютеров соединен только с двумя участниками сети. Принцип функционирования такой ЛВС заключается в том, что один из компьютеров принимает информацию от предыдущего и отправляет её следующему выступая в роли повторителя сигнала, либо обрабатывает данные если они предназначались ему. Локальная сеть, построенная по кольцевому принципу более производительна в сравнении с линейной шиной и может объединять до 1000 компьютеров, но, если где-то возникает обрыв сеть полностью перестает функционировать.

Звезда

Топология звезда, является оптимальной структурой для построения ЛВС. Принцип работы такой сети заключается во взаимодействии нескольких компьютеров между собой по средствам центрального коммутирующего устройства (коммутатор или свитч). Топология звезда позволяет создавать высоконагруженные масштабируемые сети, в которых центральное устройство может выступать, как отдельная единица в составе многоуровневой ЛВС. Единственный минус в том, что при выходе из строя центрального коммутирующего устройства рушится вся сеть или её часть. Плюсом является то, что, если один из компьютеров перестаёт функционировать это никак не сказывается на работоспособности всей локальной сети.

Что такое MAC-адрес, IP-адрес и Маска подсети?

Прежде чем познакомиться с основными принципами взаимодействия сетевых устройств, необходимо подробно разобрать, что такое IP-адрес, MAC-адрес и Маска подсети.

MAC-адрес — это уникальный идентификатор сетевого оборудования, который необходим для взаимодействия устройств в локальной сети на физическом уровне. MAC-адрес «вшивается» в сетевую карту заводом изготовителем и не подлежит изменению, хотя при необходимости это можно сделать на программном уровне. Пример записи MAC-адреса: 00:30:48:5a:58:65.

IP-адрес – это уникальный сетевой адрес узла (хоста, компьютера) в локальной сети, к примеру: 192.168.1.16. Первые три группы цифр IP-адреса используется для идентификации сети, а последняя группа для определения «порядкового номера» компьютера в этой сети. Если провести аналогию, то IP-адрес можно сравнить с почтовым адресом, тогда запись будет выглядеть так: регион.город.улица.дом. Изначально, использовались IP-адреса 4-ой версии (IPv4), но когда количество устройств глобальной сети возросло до максимума, то данного диапазона стало не хватать, в следствии чего был разработан протокол TCP/IP 6-ой версии — IPv6. Для локальных сетей достаточно 4-ой версии TCP/IP протокола.

Маска подсети – специальная запись, которая позволяет по IP-адресу вычислять адрес подсети и IP-адрес компьютера в данной сети. Пример записи маски подсети: 255.255.255.0. О том, как происходит вычисление IP-адресов мы рассмотрим чуть позже.

Что такое ARP протокол или как происходит взаимодействие устройств ЛВС?

ARP — это протокол по которому определяется MAC-адрес узла по его IP-адресу. Например, в нашей локальной сети есть несколько компьютеров. Один должен отправить информацию другому, но при этом знает только его IP-адрес, а для взаимодействия на физическом уровне нужен MAC-адрес. Что происходит? Один из компьютеров отправляет широковещательный запрос всем участникам локальной сети. Сам запрос, содержит IP-адрес требуемого компьютера и собственный MAC-адрес. Другой компьютер с данным IP-адресом, понимает, что запрос пришел к нему и в ответ высылает свой MAC-адрес на тот, который пришел в запросе. После чего собственно и инициализируется процесс передачи информационных пакетов.

Сетевой коммутатор и маршрутизатор (роутер)

Для согласования работы сетевых устройств используется специальное сетевое оборудование — коммутаторы и маршрутизаторы. Исходя из рассмотренного выше, важно понять простую истину — коммутаторы работают с MAC-адресами, а маршрутизаторы (или роутеры) с IP-адресами.


Коммутатор содержит таблицу MAC-адресов устройств локальной сети непосредственно подключенных к его портам. Изначально таблица пуста и начинает заполняться при старте работы коммутатора, происходит сопоставление MAC-адресов устройств и портов, к которым они подключены. Это необходимо для того, чтобы коммутатор напрямую пересылал информационные пакеты тем участникам локальной сени, которым они предназначены, а не опрашивал все устройства ЛВС.

Маршрутизатор также имеет таблицу, в которую заносит IP-адреса устройств на основе анализа локальной сети. Роутер может самостоятельно раздавать IP-адреса устройствам ЛВС благодаря протоколу динамического конфигурирования узла сети (DHCP). Таблица маршрутизации позволяет роутеру вычислять наикратчайшие маршруты для отправки информационных пакетов между различными узлами ЛВС. Данные узлы (компьютеры) могут находиться в любом сегменте многоуровневой сети невзирая на архитектуру той или иной подсети. К примеру, маршрутизатор связывает локальную сеть с глобальной (интернет) через сеть провайдера.

Пример маршрутизации

Допустим, в таблице маршрутизации есть такая запись:

Сеть Маска Интерфейс
192.168.1.0 255.255.255.0 192.168.1.96

Роутер получает пакет, предназначенный для хоста с IP-адресом 192.168.1.96, после чего начинает обход таблицы маршрутизации и обнаруживает, что при наложении маски подсети 255.255.255.0 на IP-адрес 192.168.1.96 вычисляется сеть с IP-адресом 192.168.1.0. Пройдя строку до конца роутер находит IP-адрес интерфейса 192.168.1.96, на который и отправляет полученный пакет.

Как происходит вычисление IP-адреса сети и компьютера?

Для вычисления IP-адреса сети используется маска подсети. Начнем с того, что привычная для наших глаз запись IP-адреса представлена в десятеричном формате (192.168.1.96). На самом деле, сетевое устройство данный IP-адрес видит, как набор нолей и единиц, то есть в двоичной системе исчисления (11000000.10101000.00000001.01100000). Так же выглядит и маска подсети (255.255.255.0 -> 11111111.11111111.11111111.00000000).

IP-адрес назначения 192.168.1.96 11000000 10101000 00000001 01100000
Маска подсети 255.255.255.0 11111111 11111111 11111111 00000000
IP-адрес сети 192.168.1.0 11000000 10101000 00000001 00000000

Что получается? Какой бы у нас не был IP-адрес назначения (к примеру 192.168.1.96 или 192.168.1.54) при наложении на него маски подсети (255.255.255.0) будет получаться один и тот же результат (192.168.1.0). Происходит это из-за поразрядного (побитного) сравнения записей (1х1 = 1, 1х0 = 0, 0х1 = 0). При этом IP-адрес компьютера берётся из последней группы цифр IP-адреса назначения. Также стоит учитывать, что из общего диапазона адресов, в рамках одной подсети, доступно будет на два адреса меньше, потому что 192.168.1.0 – является IP-адресом самой сети, а 192.168.1.255 – служебным широковещательным адресом для передачи общих пакетов запросов.

Что такое NAT?

В последнем пункте данной статьи, рассмотрим, что такое NAT. Как уже упоминалось ранее, маршрутизатор связывает между собой сети не только на локальном уровне, но и взаимодействует с сетью провайдера с целью получения доступа к сети интернет. Для пересылки пакетов во внешнюю сеть, роутер не может использовать IP-адреса компьютеров из локальной сети, так как данные IP-адреса являются «частными» и предназначены только для организации взаимодействия устройств внутри ЛВС. Маршрутизатор имеет два IP-адреса (внутренний и внешний), один в локальной сети (192.168.1.0), другой (к примеру 95.153.133.97) ему присваивает сеть провайдера при динамическом распределении IP-адресов. Именно второй IP-адрес роутер будет использовать для отправки и получения пакетов по сети интернет. Для реализации такой подмены и был разработан NAT.

NAT (Network Address Translation) — механизм преобразование сетевых адресов, является частью TCP/IP-протокола.

Принцип NAT заключается в следующем: при отправке пакета из ЛВС маршрутизатор подменяет IP-адрес локальной машины на свой собственный, а при получении производит обратную замену и отправляет данные на тот компьютер, которому они и предназначались.

Компьютерные сети. Интернет

Читайте также:

  1. Возможности сети.
  2. Инфрмационны ресурсы (службы) Интернет.
  3. Компьютерные вирусы
  4. Компьютерные информационные системы.
  5. Компьютерные офисные технологии
  6. КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ
  7. Компьютерные сети
  8. Компьютерные сети Лекция 6 6 сем
  9. Компьютерные системы
  10. Компьютерные технологии решения систем линейных алгебраических уравнений в среде MATLAB
  11. Некомпьютерные офисные технологии.

Интернет и электронная коммерция

Компьютерная сеть (вычислительная сеть, сеть передачи данных) — система связи компьютеров или компьютерного оборудования (серверы, маршрутизаторы и другое оборудование). Для передачи информации могут быть использованы различные физические явления, как правило — различные виды электрических сигналов, световых сигналов или электромагнитного излучения.

Под линией связи обычно понимают совокупность технических устройств, и физической среды, обеспечивающих передачу сигналов от передатчика к приемнику. В реальной жизни примерами линий связи могут служить участки кабеля и усилители, обеспечивающие передачу сигналов между коммутаторами телефонной сети. На основе линий связи строятся каналы связи.

Каналом связи обычно называют систему технических устройств и линий связи, обеспечивающую передачу информации между абонентами. Соотношение между понятиями «канал» и «линия» описывается следующим образом: канал связи может включать в себя несколько разнородных линий связи, а одна линия связи может использоваться несколькими каналами.

Главной целью объединения компьютеров в сеть является предоставление пользователям возможности доступа к различным информационным ресурсам (например, документам, программам, базам данных и т.д.), распределенным по этим компьютерам и их совместного использования.

Важной характеристикой любой компьютерной сети является широта территории, которую она охватывает. Широта охвата определятся взаимной удаленностью компьютеров, составляющих сеть и, следовательно, влияет на технологические решения, выбираемые при построении сети. Классически выделяют два типа сетей: локальные сети и глобальные сети.

По территориальной распространенности сети классифицируют:

— PAN (Personal Area Network) — персональная сеть, предназначенная для взаимодействия различных устройств, принадлежащих одному владельцу.

— LAN (Local Area Network) — локальные сети, имеющие замкнутую инфраструктуру до выхода на поставщиков услуг. Термин «LAN» может описывать и маленькую офисную сеть, и сеть уровня большого завода, занимающего несколько сотен гектаров. Зарубежные источники дают даже близкую оценку — около шести миль (10 км) в радиусе. Локальные сети являются сетями закрытого типа, доступ к ним разрешен только ограниченному кругу пользователей, для которых работа в такой сети непосредственно связана с их профессиональной деятельностью.

— CAN (Campus Area Network — кампусная сеть) — объединяет локальные сети близко расположенных зданий.

— MAN (Metropolitan Area Network) — городские сети, которые предназначены для обеспечения взаимодействия компьютеров и/или локальных сетей, рассредоточенных на территории крупного города (как правило, в радиусе до 100 км), а также для подключения локальных сетей к глобальным. Для построения таких сетей используются достаточно качественные цифровые линии связи, позволяющие осуществлять взаимодействие на относительно высоких по сравнению с глобальными сетями скоростях..

Глобальная компьютерная сеть, ГКС (англ. Wide Area Network, WAN) — компьютерная сеть, охватывающая большие территории и включающая в себя большое число компьютеров. ГКС служат для объединения разрозненных сетей так, чтобы пользователи и компьютеры, где бы они ни находились, могли взаимодействовать со всеми остальными участниками глобальной сети. Некоторые ГКС построены исключительно для частных организаций, другие являются средством коммуникации корпоративных ЛВС с сетью Интернет или посредством Интернет с удалёнными сетями, входящими в состав корпоративных. Чаще всего ГКС опирается на выделенные линии, на одном конце которых маршрутизатор подключается к ЛВС, а на другом коммутатор связывается с остальными частями ГКС.

Интерне́т (англ. Internet) — всемирная система объединённых компьютерных сетей, построенная на базе интернет протокола IP и маршрутизации IP-пакетов.

Независимо от того, какую территорию покрывает сеть, какие технологические решения лежат в основе ее организации, существуют общие принципы сетевого взаимодействия, которым должно подчиняться функционирование сети. Именно выработка таких общих принципов способствовала в свое время появлению Интернет (Internet) как объединенной сети (иногда даже используется термин «гиперсеть»), собравшей в своем составе локальные, городские и глобальные сети всей планеты.

Протокол передачи данных — набор соглашений интерфейса логического уровня, которые определяют обмен данными между различными программами. Эти соглашения задают единообразный способ передачи сообщений и обработки ошибок при взаимодействии программного обеспечения разнесённой в пространстве аппаратуры, соединённой тем или иным интерфейсом.

Стандартизированный протокол передачи данных также позволяет разрабатывать интерфейсы (уже на физическом уровне), не привязанные к конкретной аппаратной платформе и производителю (например, USB, Bluetooth).

Сетево́й протоко́л — набор правил и действий (очерёдности действий), позволяющий осуществлять соединение и обмен данными между двумя и более включёнными в сеть устройствами.

Стек протоколов TCP/IP — это два протокола нижнего уровня, являющиеся основой связи в сети Интернет. Протокол TCP (Transmission Control Protocol) разбивает передаваемую информацию на порции и нумерует все порции. С помощью протокола IP (Internet Protocol) все части передаются получателю. Далее с помощью протокола TCP проверяется, все ли части получены. При получении всех порций TCP располагает их в нужном порядке и собирает в единое целое.

Internet Protocol (IP) — межсетевой протокол. Относится к маршрутизируемым протоколам сетевого уровня семейства TCP/IP. Именно IP стал тем протоколом, который объединил отдельные подсети во всемирную сеть Интернет. Неотъемлемой частью протокола является адресация сети.

IP-адрес (айпи-адрес, сокращение от англ. Internet Protocol Address) — уникальный сетевой адрес узла в компьютерной сети, построенной по протоколу IP. В сети Интернет требуется глобальная уникальность адреса; в случае работы в локальной сети требуется уникальность адреса в пределах сети.

IP-адрес состоит из двух частей: номера сети и номера узла, которые могут быть выделены с помощью маски подсети.

Маской подсети или маской сети называется битовая маска, определяющая, какая часть IP-адреса узла сети относится к адресу сети, а какая — к адресу самого узла в этой сети. Например, узел с IP-адресом 12.34.56.78 и маской подсети 255.255.255.0 находится в сети 12.34.56.0/24 с длиной префикса 24 бита.

Чтобы получить адрес сети, зная IP-адрес и маску подсети, необходимо применить к ним операцию поразрядной конъюнкции (логическое И).

IP-адрес: 11000000 10101000 00000001 00000010 (192.168.1.2)
Маска подсети: 11111111 11111111 11111111 00000000 (255.255.255.0)
Адрес сети: 11000000 10101000 00000001 00000000 (192.168.1.0)
Адрес узла в сети: 00000000 00000000 00000000 00000010 (0.0.0.2)

В случае изолированной сети её адрес может быть выбран администратором. Частный IP-адрес (англ. private IP address), также называемый внутренним, внутрисетевым, локальным или «серым» — IP-адрес, принадлежащий к специальному диапазону, не используемому в сети Интернет. Такие адреса предназначены для применения в локальных сетях, распределение таких адресов никем не контролируется. К частным относятся IP-адреса из следующих сетей:

Если сеть должна работать как составная часть Интернета, то адрес сети выдаётся провайдером либо региональным интернет-регистратором. «Реальный» IP-адрес — пригодны для прямой (сквозной) маршрутизации в сеть Интернет. Вопросами выдачи и маршрутизации таких адресов занимаются Региональные интернет-регистраторы.

IP-адрес называют статическим, если он назначается пользователем в настройках сетевого устройства. Всегда является постоянным, пока не произведено его изменение.

IP-адрес называют динамическим, если он назначается автоматически при подключении сетевого устройства к сети.

Для получения динамического IP-адреса Компьютер при подключении к сети пытается найти сервер DHCP, т.е. устройство, раздающее IP-адреса в этой сети. Ели устройство с такой функцией в сети есть, то машина запросит у него для себя уникальный адрес. В свою очередь DHCP сервер сверяется со списком свободных адресов и если такой имеется, выделяет его компьютеру — клиенту. После этого компьютер является полноправным членом данной сети. После окончания работы динамический IP-адрес возвращается в список свободных на DHCP-сервере и может быть повторно присвоен другому компьютеру.

DHCP (англ. Dynamic Host Configuration Protocol — протокол динамической конфигурации узла) — это сетевой протокол, позволяющий компьютерам автоматически получать IP-адрес и другие параметры, необходимые для работы в сети TCP/IP.

Протокол DHCP предоставляет три способа распределения IP-адресов:

Ручное распределение— сетевой администратор сопоставляет аппаратному адресу (для Ethernet сетей это MAC-адрес) каждого клиентского компьютера определённый IP-адрес. Фактически, данный способ распределения адресов отличается от ручной настройки каждого компьютера лишь тем, что сведения об адресах хранятся централизованно (на сервере DHCP), и потому их проще изменять при необходимости.

Автоматическое распределение — каждому компьютеру на постоянное использование выделяется произвольный свободный IP-адрес из определённого администратором диапазона.

Динамическое распределение. Этот способ аналогичен автоматическому распределению, за исключением того, что адрес выдаётся компьютеру не на постоянное пользование, а на определённый срок.

Помимо IP-адреса, DHCP также может сообщать клиенту дополнительные параметры, необходимые для нормальной работы в сети. Некоторыми из наиболее часто используемых опций являются:

— IP-адрес маршрутизатора по умолчанию;

— адреса серверов DNS;

IP-Маршрутизация – процесс выбора пути для передачи пакета в сети. Под путем (маршрутом) понимается последовательность маршрутизаторов, через которые проходит пакет по пути к узлу-назначению.

Сетевой шлюз (англ. gateway) — аппаратный маршрутизатор или программное обеспечение для сопряжения компьютерных сетей, использующих разные протоколы (например, локальной и глобальной).

IP-маршрутизатор, ро́утер (router) – это специальное устройство, предназначенное для объединения сетей и пересылающий пакеты данных между различными сегментами. Маршрутизатор должен иметь несколько IP-адресов с номерами сетей, соответствующими номерам объединяемых сетей.

Сетевые шлюзы работают на всех известных операционных системах. Основная задача сетевого шлюза — конвертировать протокол между сетями. Роутер сам по себе принимает, проводит и отправляет пакеты только среди сетей, использующих одинаковые протоколы. Сетевой шлюз может с одной стороны принять пакет, сформатированный под один протокол (например Apple Talk) и конвертировать в пакет другого протокола (например TCP/IP) перед отправкой в другой сегмент сети. Сетевые шлюзы могут быть аппаратным решением, но обычно это программное обеспечение, установленное на роутер или компьютер. Сетевой шлюз должен понимать все протоколы, используемые роутером. Обычно сетевые шлюзы работают медленнее, чем сетевые мосты, коммутаторы и обычные роутеры. Сетевой шлюз — это точка сети, которая служит выходом в другую сеть.

Маршрутизация осуществляется на узле-отправителе в момент отправки IP-пакета, а затем на IP-маршрутизаторах. Когда требуется отправить пакет узлу с определенным IP-адресом, то узел-отправитель выделяет с помощью маски подсети из собственного IP-адреса и IP-адреса получателя номера сетей. Далее номера сетей сравниваются и если они совпадают, то пакет направляется непосредственно получателю, в противном случае – маршрутизатору, чей адрес указан в настройках протокола IP (Основной шлюз).

Выбор пути на маршрутизаторе осуществляется на основе информации, представленной в таблице маршрутизации.

Таблица маршрутизации – это специальная таблица, сопоставляющая IP-адресам сетей адреса следующих маршрутизаторов, на которые следует отправлять пакеты с целью их доставки в эти сети.

Обязательной записью в таблице маршрутизации является так называемый маршрут по умолчанию(default gateway), содержащий информацию о том, как направлять пакеты в сети, адреса которых не присутствуют в таблице, поэтому нет необходимости описывать в таблице маршруты для всех сетей. IP-адрес 0.0.0.0 с маской 0.0.0.0 в таблице маршрутизации означает любой IP-адрес везде — это называется Шлюз по умолчанию (default gateway). Шлюз по умолчанию является последним маршрутом, если использование других маршрутов не привело к успеху.

Таблицы маршрутизации могут строиться «вручную» администратором или динамически, на основе обмена информацией, который осуществляют маршрутизаторы с помощью специальных протоколов.

Таблица маршрутизации может составляться двумя способами:

статическая маршрутизация — когда записи в таблице вводятся и изменяются вручную. Такой способ требует вмешательства администратора каждый раз, когда происходят изменения в топологии сети. С другой стороны, он является наиболее стабильным и требующим минимума аппаратных ресурсов маршрутизатора для обслуживания таблицы.

динамическая маршрутизация — когда записи в таблице обновляются автоматически при помощи одного или нескольких протоколов маршрутизации — RIP, OSPF, IGRP, EIGRP, IS-IS, BGP, и др. Кроме того, маршрутизатор строит таблицу оптимальных путей к сетям назначения на основе различных критериев — количества промежуточных узлов, пропускной способности каналов, задержки передачи данных и т. п. Критерии вычисления оптимальных маршрутов чаще всего зависят от протокола маршрутизации, а также задаются конфигурацией маршрутизатора. Такой способ построения таблицы позволяет автоматически держать таблицу маршрутизации в актуальном состоянии и вычислять оптимальные маршруты на основе текущей топологии сети. Однако динамическая маршрутизация оказывает дополнительную нагрузку на устройства, а высокая нестабильность сети может приводить к ситуациям, когда маршрутизаторы не успевают синхронизировать свои таблицы, что приводит к противоречивым сведениям о топологии сети в различных её частях и потере передаваемых данных.

| следующая лекция ==>
Система контроля и диспетчеризации транспорта | Информационные ресурсы глобальной сети Интернет

Дата добавления: 2014-01-05 ; Просмотров: 2762 ; Нарушение авторских прав? ;

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Основные понятия компьютерных сетей

Компьютерная сеть — это объединение компьютеров, линий связи между ними и программ, обеспечивающих обмен информацией. При физическом соединении двух или более компьютеров образуется компьютерная сеть. Для создания сетей необходимо сетевое оборудование и сетевые программные средства. Простейшее соединение двух компьютеров для обмена данными называется прямым соединением. Все компьютерные сети имеют одно назначение — обеспечение совместного доступа к общим ресурсам. Ресурсы могут быть аппаратные, программные и информационные.

В зависимости от удаленности компьютеров, объединенных в сеть, в качестве линий связи могут использоваться кабели, телефонные линии, радиосвязь, в том числе через спутники, а также оптоволоконные линии, в которых информация передается с помощью света. Для подсоединения линий связи к компьютерам применяются специальные электронные устройства — сетевые платы, сетевые адаптеры, модемы и т. д. Назначение этих устройств состоит в преобразовании информации, поступающей от компьютера, в электрический, радио- или световой сигнал для передачи по линии связи и обратно. Все линии связи различаются по скорости передачи информации; самые медленные — это телефонные линии, они и самые дешевые. Так как при наборе телефонного номера для установки связи двух абонентов на автоматической телефонной станции происходит переключение или, другими словами, коммутация, то телефонные линии часто называют коммутируемыми. С помощью коммутируемых линий связь устанавливается только на время, необходимое для передачи информации. В отличие от коммутируемых линий так называемые выделенные линии связывают компьютеры постоянно, круглый год, 24 ч в сутки. Выделенные линии могут быть созданы с помощью кабелей или радиосвязи и позволяют обмениваться информацией с огромными скоростями.

Компьютерные сети бывают локальными и распределенными. Локальной называется компьютерная сеть, объединяющая компьютеры, расположенные в одном или в соседних зданиях. Если соединенные компьютеры находятся в разных частях города, в разных городах и странах, то такие сети называются распределенными.

В Интернете используются два основных понятия: «адрес» и «протокол». Свой уникальный адрес имеет каждый компьютер, подключенный к Интернету. В любой момент времени все компьютеры, подключенные к Интернету, имеют разные адреса.

В общем случае протокол — это правила взаимодействия. Сетевой протокол предписывает правила работы компьютерам, которые подключены к сети. Стандартные протоколы заставляют разные компьютеры «говорить на одном языке», что дает возможность подключения к Интернету разнотипных компьютеров, работающих под управлением различных операционных систем.

В Интернете имеется несколько уровней протоколов, которые взаимодействуют друг с другом. На нижнем уровне используются два основных протокола: IP — Internet Protocol (интернет-протокол) и TCP — Transmission Control Protocol (протокол управления передачей). Протокол TCP определяет порядок разделения данных на дискретные пакеты и контролирует передачу (доставку) и целостность передаваемых данных. Протокол IP описывает формат пакета данных, передаваемых в сети, а также порядок присвоения и поддержки адресов абонентов сети. Так как эти два протокола тесно взаимосвязаны, то часто их объединяют и считают, что базовым протоколом является интеграция протоколов TCP/IP.

Рассмотрим основные протоколы Интернета. Сервис FTP (File Transfer Protocol — протокол передачи файлов) позволяет получать и передавать файлы. Протокол HTTP (Hyper Text Transfer Protocol — протокол передачи гипертекста) осуществляет работу с гипертекстовыми документами. Протокол SMTP (Simple Mail Transfer Protocol — протокол передачи почты) используется службой E-mail для пересылки исходящих почтовых отправлений. Протокол POP3 (Post Office Protocol — протокол почтового отделения) применяется службой E-mail для доставки входящих почтовых отправлений. Протокол NNTP (Network News Transfer Protocol — сетевой протокол передачи новостей) используется службой телеконференций для пересылки сообщений между подписчиками.

Основные задачи, решаемые при создании компьютерных сетей, — обеспечение совместимости оборудования по электрическим и механическим характеристикам и обеспечение совместимости информационного обеспечения (программ и данных) по системе кодирования и формату данных. Решение этих задач относится к области стандартизации и основано на так называемой модели OSI — Model of Open System Interconnection (модели взаимодействия открытых систем). Она создана на основе технических предложений Международного института стандартов ISO (International Standards Organization).

Согласно модели ISO/OSI архитектуру компьютерных сетей следует рассматривать на разных уровнях. Различают семь уровней архитектуры Интернета:

  • 1. Прикладной. Пользователь создает сообщение, документ, письмо.
  • 2. Представления. Операционная система фиксирует, где находятся данные: в оперативной памяти, в файле на жестком диске, и обеспечивает взаимодействие со следующим уровнем.
  • 3. Сеансовый. Протоколы этого уровня проверяют права пользователя.
  • 4. Транспортный. Документ преобразуется в форму, необходимую для передачи данных в сети.
  • 5. Сетевой. Определяет маршрут движения данных в сети.
  • 6. Соединения. Для модуляции сигналов, циркулирующих на физическом уровне в соответствии с данными, полученными с сетевого уровня.
  • 7. Физический. Происходит реальная передача данных в виде битов — элементарных единиц представления данных [1] .

Для обеспечения необходимой совместимости на каждом из семи уровней архитектуры компьютерной сети действуют специальные стандарты — протоколы:

  • • аппаратные — для взаимодействия аппаратных компонентов сети;
  • • программные — для взаимодействия программ и данных;
  • • аппаратно-программные — для взаимодействия программного и аппаратного обеспечения.

Физически функции поддержки протоколов исполняют аппаратные устройства (интерфейсы) и программные средства (программы поддержки протоколов). В соответствии с используемыми протоколами компьютерные сети принято разделять на локальные LAN (Local Area Network) и глобальные сети WAN (Wide Area Network).

Глобальные сети WAN, или территориальные компьютерные сети, служат для того, чтобы предоставлять услуги большому количеству конечных абонентов. Крупные компьютеры класса мэйнфреймов обычно обеспечивают доступ к корпоративным данным, тогда как персональные компьютеры используются для доступа к корпоративным данным и публичным данным Интернета.

Глобальные сети чаще всего создаются крупными телекоммуникационными компаниями для оказания платных услуг абонентам. Такие сети называют общественными (публичными). Компанию, осуществляющую поддержку нормального функционирования сети, называют оператором сети, компанию, оказывающую платные услуги абонентам сети, — провайдером, поставщиком услуг (service provider).

Итак, Интернет (англ, internet — межсеть) — это глобальная сеть сетей, которая делает возможным обмен сообщениями по электронной почте, файлами, группами новостей UseNet и страницами World Wide Web. ISP — это аббревиатура, образованная словосочетанием Internet service provider (провайдер услуг Интернета). Пользователи подключаются к Интернету через компьютер-сервер ISP, с которым они связываются по телефонной линии.

В настоящее время предоставляется множество разнообразных способов доступа в сеть Интернет. Среди них можно выделить следующие основные группы:

  • • подключение по телефонной линии с помощью модема;
  • • подключение по сетям ISDN, DSL, по оптоволоконным линиям;
  • • подключение через спутник с симметричным доступом;
  • • комбинированное подключение через спутник с асимметричным доступом.

Сегодня один из распространенных видов подключения к сети Интернет — коммутируемый доступ через телефонную сеть общего пользования. В этом случае провайдер Интернета имеет некоторое количество городских телефонных линий с подключенными к ним телефонными модемами (так называемый модемный пул). С другой стороны модемы подключены к компьютеру провайдера (серверу), который, в свою очередь, имеет постоянную связь с вышестоящим провайдером.

Сеть Интернет — это совокупность общедоступных информационно-телекоммуникационных сетей, взаимодействие между которыми обеспечивается применением межсетевого протокола с одноименным названием.

Основные службы Интернета: WWW, Telnet, E-mail, Usenet, FTP, IRC, ICQ, Gopher, Archie, WAIS и др. Рассмотрим некоторые службы более подробно.

WWW (World Wide Web) — это самая популярная служба современного Интернета, представляющая единое информационное пространство, состоящая из взаимосвязанных электронных документов, хранящихся на web-серверах.

Документы, составляющие web-пространство, называются web-страницами. Тематически объединенные web-страницы — web-узлы. Программы для просмотра web-страниц называются броузерами (в литературе может быть название браузер). Отличительная особенность среды World Wide Web — наличие средств перехода от одного документа к другому с помощью гиперссылок. Гиперссылка — это выделенный фрагмент документа, с которым ассоциирован адрес другого web-документа.

Telnet — терминальный режим, одна из ранних служб удаленного управления компьютером. Протоколы Telnet часто применяются для дистанционного управления техническими объектами, например телескопами, видеокамерами, промышленными роботами и т. д.

E-mail — исторически первый и наиболее распространенный вид работы в телекоммуникационных сетях — это межперсональный обмен текстовыми сообщениями. Почтовая служба основана на двух прикладных протоколах — SMTP и POP3. По первому происходит отправка корреспонденции с компьютера на сервер, а по второму — прием поступивших сообщений.

Usenet — это служба телеконференций, которая похожа на рассылку электронной почты, но не одному корреспонденту, а большой группе (такие группы называются группами новостей).

FTP — служба передачи файлов. Необходимость в передаче файлов возникает при приеме файлов программ, при пересылке крупных документов, а также при передаче архивных файлов.

IRC (Internet Relay Chat) — предназначена для прямого общения нескольких человек в режиме реального времени. В отличие от системы телеконференций, в которой общение между участниками обсуждения открыто всему миру, в системе IRC общение происходит только в пределах одного канала, в работе которого принимают участие несколько человек.

ICQ — эта служба предназначена для поиска сетевого 1Р-ад- реса человека, подключенного в данный момент к Интернету. Необходимость в подобной услуге связана с тем, что большинство пользователей не имеют постоянного IP-адреса. Название службы — акроним выражения I seek you — я тебя ищу. Пользователям этой службы надо зарегистрироваться на ее центральном сервере и получить идентификационный номер. При каждом подключении к Интернету программа ICQ определяет текущий IP-адрес и сообщает его центральной службе, которая оповещает партнеров по контактам.

Илон Маск рекомендует:  Протокол icq v7
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Кодинг, CSS и SQL