Учебное пособие "Компьютерные вычислительные сети"

Коммуникационные технологии

Вычислительные компьютерные сети

ЕАДК: преподаватель Неверова И.Ю.

Содержание

• Назначение и характеристика ВС

• Типы взаимодействия абонентов ВС Структура ВС Передача информации Аппаратные средства ВС Классификация ВС
• Типы взаимодействия абонентов ВС
• Структура ВС
• Передача информации
• Аппаратные средства ВС
• Классификация ВС

• Локальные компьютерные сети

• Архитектура сети (аппаратные средства: сетевые платы, модем, кабель, соединительные элементы и т.п.) Топологическая структура сети (тип связи компьютеров в группу) Используемый метод доступа компьютеров к сети и физическая среда связи Число уровней сетевого протокола
• Архитектура сети (аппаратные средства: сетевые платы, модем, кабель, соединительные элементы и т.п.)
• Топологическая структура сети (тип связи компьютеров в группу)
• Используемый метод доступа компьютеров к сети и физическая среда связи
• Число уровней сетевого протокола

• Глобальная компьютерная сеть Интернет

• Адресация в Интернете Протокол передачи данных TCP/IP Сервисные услуги в сети Интернет
• Адресация в Интернете
• Протокол передачи данных TCP/IP
• Сервисные услуги в сети Интернет

Компьютерные телекоммуникации 

• Компьютерные телекоммуникации  (от греч. tele - «вдаль, далеко» и лат. communicato - «связь») – это системы обмена информацией на расстоянии с использованием компьютеров .
• Компьютерные телекоммуникации организовываются с помощью построения компьютерных сетей, которые объединяют:

• сами компьютеры и специальное оборудование, т. е. аппаратное обеспечение, каналы передачи данных, сетевое программное обеспечение.
• сами компьютеры и специальное оборудование, т. е. аппаратное обеспечение,
• каналы передачи данных,
• сетевое программное обеспечение.

• Пользователи или абоненты компьютерной сети получают возможность совместно использовать её программные, технические, информационные и организационные ресурсы.

Вычислительные компьютерные сети

• Компьютерная сеть  – это система обмена информацией между компьютерами.
• Основа любой ВКС – это система связи, или, коммуникационная подсистема, которая обеспечивает прохождение сигналов между отдельными ЭВМ вычислительной сети.
• Вычислительная компьютерная сеть - это объединение двух или более ЭВМ, соединенных посредством каналов передачи данных .

Структура вычислительной сети

• Рабочая Станция – аппаратура, которая выполняет функции, связанные с передачей и приёмом информации – персональный компьютер и сетевые устройства (сетевая карта, модем и др.), через которые пользователь получает доступ к сетевым ресурсам.
• Абонент сети (Пользователь) – потребитель или генератор информации в сети подключённый к рабочей станции.
• Физическая передающая среда – средства передачи сигналов между рабочими станциями. К ним относятся линии связи или пространство, по которым передаются сигналы и аппаратура передачи данных. На базе физической передающей среды строится коммуникационная сеть.

Передача информации

Обмен информацией производится по каналам передачи информации. Каналы передачи могут использовать различные физические принципы.

Компьютеры обмениваются информацией с использованием каналов связи различной физической природы: кабельных, оптоволоконных и радиоканалов.

Общая схема передачи включает в себя:

отправителя информации, канал передачи информации и получателя информации.

При двустороннем обмене информацией отправитель и получатель могут меняться местами.

Канал обмена информацией

Отправитель инф-ии

Получатель инф-ии

Канал передачи инф-ии

Основная характеристика каналов передачи информации – их пропускная способность (то есть, скорость передачи информации).

• Проводные каналы (через кабель):

• выделенные телефонные каналы с модемом; специальные выделенные каналы для передачи цифровой информации;
• выделенные телефонные каналы с модемом;
• специальные выделенные каналы для передачи цифровой информации;

• Беспроводные каналы (через частоты и волны):

• радиоканалы; каналы спутниковой связи.
• радиоканалы;
• каналы спутниковой связи.

Типы каналов связи передачи данных:

• Скорость передачи данных (пропускная способность)- максимально возможный объем передаваемой информации за 1с. Единица измерения скорости передачи данных - бод (количество бит в секунду).

Основные характеристики каналов связи:

Компьютерный канал связи

Расстояние

Неэкранированная витая пара  

Скорость

до 90 м

Коаксиальный кабель

до 2 км

Телефонная линия 

10-155 Мбит/с

2-44 Мбит/с

-

Оптоволоконный

до 10 км

56,6 Кбит/с

Радиоканал

до 10 Гбит/с

до 70 км

Экранированная витая пара 

до 300 м

до 400 Кбит/с

16Мбит/с

Основные характеристики каналов связи:

2. Надежность (способность передавать информацию без искажений и потерь).

3. Стоимость.

4. Резервы развития (расширяемость).

Классификация компьютерных каналов связи: 

• по способу кодирования : цифровые и аналоговые;
• по способу коммуникации : выделенные (постоянное соединение) и коммутируемые (временное соединение);
• по способу передачи сигнала : наземные (электрические кабели), оптические (световоды), радиорелейные, беспроводные, спутниковые.

Типы взаимодействия абонентов в вычислительной сети

• Диалог – это обмен относительно небольшими по объему порциями данных, называемых сообщениями, от содержания и последовательности которых зависит продолжение или завершение диалога.
• Пересылка файлов – односторонняя передача от абонента к абоненту данных, обычно больших объемов, называемых файлами.
• Распределенная обработка данных – выполнение на разных ЭВМ ВС программ, направленных на решение одной общей производственной задачи. При этом программы могут обрабатывать одни и те же данные (для повышения надежности обработки) или данные, хранящиеся на разных ЭВМ ВС и пересылаемые по мере требования.

Режимы передачи данных

• Дуплексный – одновременная передача и приём сообщений.
• Полудуплексный – попеременная передача и приём информации;
• Симплексный – передача данных только в одном направлении;

Аппаратные средства ВС

1) Технические устройства, выполняющие функции сопряжения ЭВМ с каналами связи:

Сетевые адаптеры – одноканальные устройства передачи данных;

Мультиплексоры – многоканальные устройства передачи данных.

2) Для передачи цифровой информации по каналу связи необходимо поток битов преобразовать в аналоговые сигналы через специальное устройство Модем.

Модем – это устройство, выполняющее модуляцию и демодуляцию информационных сигналов при передаче их из ЭВМ в канал связи и при приёме их в ЭВМ из канала связи.

Аппаратные средства ВС

3) Роутер (router) в переводе «маршрутизатор», устройство назначающее некие маршруты.

• Функции назначения: Сервер выполняет функции базовой станции. Именно через него проходят все запросы, исходящие из абонентских ПК. В свою очередь абонентские компьютеры выдают запросы, так называемые пакеты с данными (каждый пакет имеет адрес назначения), сервер эти пакеты принимает и высылает ответ. Вот в этой схеме роутер выполняет роль серверной станции.
• Беспроводной Wi-Fi маршрутизатор - это устройство, которое по кабелю провайдера или мобильной сети подключается к интернету и раздает его по воздуху. Помимо этого он объединяет все устройства, которые оснащены Wi-Fi адаптерами, в одну группу (локальную сеть).

Аппаратные средства ВС

4) Для экономии внутренних каналов связи их коммутируют на один внешний:

Сетевой Концентратор (хаб) – устройство для объединения компьютеров в сеть c применением кабельной инфраструктуры. Это устройство, коммутирующее несколько каналов связи на один, путём частотного разделения.

5) В ЛВС для увеличения протяжённости сети используют повторители.

Повторитель – это устройство, обеспечивающее сохранение формы и амплитуды сигнала при передаче его на большее, чем предусмотрено данным типом физической передающей среды, расстояние. Они бывают: локальные – до 50 метров и дистанционные – до 2000 м.

Аппаратные средства ВС

Аппаратные средства ВС

6) Для соединения разных сетей передачи данных используют:

• Мост – устройство, соединяющее две сети одинаковой передачи данных;
• Маршрутизатор (Роутер) – устройство соединения сетей разного типа, но одной операционной системы.
• Шлюз – устройство для обмена данными между двумя различными сетями, использующих различные протоколы взаимодействия.

Классификация сетей

В зависимости от территориального расположения компьютеров, по масштабу доступа к ресурсам

По типу организации передачи

данных

С коммутацией каналов

С коммутацией пакетов

Региональнаявычислите-льная сеть

Глобальная вычислите-льная сеть

Локальная вычислите-льная сеть

Классификация сетей

по типу организации передачи данных

• При коммутации пакетов перед началом передачи сообщение разбивается на пакеты фиксированной длины, которые потом передаются по сети. А в пункте назначения эти пакеты объединяются.

• Способ коммутации каналов заключается в установлении физического канала связи между абонентами сети.

Классификация сетей

В зависимости от территориального расположения абонентских систем ВС можно разделить на три типа:

• Локальная вычислительная сеть (ЛВС) – объединяет абонентов расположенных в пределах небольшой территории протяжённостью до 2,5 км – это сети фирм, банков, офисов и т.п.
• Региональная вычислительная сеть (РВС) – связывает абонентов, расположенных на значительном расстоянии друг от друга – это сети большого города, экономического региона и отдельной страны.
• Глобальная вычислительная сеть (ГВС) – объединяет абонентов, расположенных на большом расстоянии друг от друга – это сети различных стран и континентов.

Структура вычислительной сети

ЛВС

РВС

ГВС

ЛВС

ЛВС

ЛВС

РВС

ЛВС

ЛВС

Объединение ЛВС, РВС и ГВС позволяет создавать многосетевые иерархии для обработки огромных информационных массивов и обеспечивать доступ к неограниченным информационным ресурсам, образуя сложные структуры.

Локальные вычислительные сети

Локальная сеть объединяет несколько компьютеров и дает возможность пользователям совместно использовать ресурсы компьютеров и периферийных устройств (принтеров, плоттеров, дисков, модемов).

Основная цель ЛВС Совместное использование ресурсов вычислительной техники, а именно: дисковой памяти, программ, принтеров и т.д.

ЛВС

Локальные сети можно рассматривать как совокупность серверов и рабочих станций .

Сервер - компьютер, подключенный к сети и обеспечивающий ее пользователей, определенными услугами. Это источник ресурсов сети.

Рабочая станция – компьютер, подключенный к сети, через него пользователь получает доступ к ресурсам сети.

По распределению функций компьютеров различают сети

ОДНОРАНГОВЫЕ СЕТИ

СЕТИ С ВЫДЕЛЕННЫМ СЕРВЕРОМ

(двуранговые сети)

Типы ЛВС

• Одноранговая сеть – все рабочие станции выполняют функции сервера и клиента (все компьютеры равноправны), т.е. может обслуживать другие станции и направлять свои запросы на обслуживание в сеть - это сети, имеющие несколько серверов.
• Сеть с выделенным сервером (двуранговая) – это сеть где один из ПК выполняет функции хранения данных, предназначенных для использования всеми рабочими станциями, имеет функции управления взаимодействием между станциями и выполняет ряд сервисных функций.

Основные характеристики вычислительной сети

• Архитектура сети.
• Топологическая структура сети.
• Метод доступа компьютеров к сети (физическая среда связи).
• Сетевые протоколы.

Архитектура и структура вычислительной сети

• Архитектура сети определяет скорость передачи данных в зависимости от используемых аппаратных средств: сетевые платы, модем, кабель, соединительные элементы и т.п.

Существует множество различных архитектур сетей: Ethernet, Token Ring, ARCnet и др.

• Топология - это физическое расположение кабеля сети и способ соединения компьютеров в сеть (тип связи компьютеров в группу).

Существуют три вида топологии.

I. Одноранговые сети

1. Шинная топология – ПК соединяют в одну линию, по концам которой расположены терминаторы (отражатели). Самая простая топология. При этом каждый узел подключается к отрезку кабеля, который соединяет все станции последовательно. Концы кабеля обычно замыкаются специальными колпачками (терминаторами). Данные от передающего узла сети распространяются по шине в обе стороны. Информация поступает на все узлы, но принимает сообщение только тот, которому оно адресовано.

Преимущества : удобство монтажа и наращивания.

Недостатки : обрыв кабеля в любом месте выводит из строя всю сеть.

Структура сетей: шинная и её разновидности

Comp_ 1

Comp_2

Comp_4

Comp_3

1.1. Шинная топология

(“Общая шина”)

1.2. Иерархическая топология

(“Дерево”)

1.3. Радиальная топология (“Солнце”)

28

Одноранговые сети

2. Кольцевая топология – ПК соединяют к общему кабелю, так, чтобы концы кабеля были соединены друг с другом в виде кольца. Информация по кольцу передается от узла к узлу. Каждый промежуточный узел между передатчиком и приемником ретранслирует посланное сообщение. Принимающий узел распознает и получает только адресованные ему сообщения.

Преимущества : ретрансляция информации позволяет использовать любые типы кабелей.

Недостатки : обрыв кольцевого кабеля выводит из строя всю сеть.

Структура сетей: кольцевая

Comp_2

Comp_1

Comp_3

Comp_4

2. Кольцевая топология

(”Кольцо”)

II. Сеть с выделенным сервером

3. Звездообразная топология – ПК подключают к центру – модулю (hub) или концентратору, который является посредником в процессе передачи информации от одного узла к другому.

Преимущества : при обрыве связи между одним из узлов и центром оставшаяся часть сети продолжает работать, т.е. имеет устойчивость к повреждению кабеля, т.к. выпадает только один узел.

Недостатки : абсолютная зависимость от центрального узла; при его отказе выходит из строя вся сеть.

Структура сетей: звезда

Comp_1

hub

Comp_2

Comp_5

Server

концентратор

(hub)

Comp_4

Comp_3

3. Многосвязная топология с выделенным сервером - концентратором сигналов (hub)

(”Звезда”)

32

Физическая передающая среда ВС

Существуют три типа кабеля для соединения компьютеров в сеть:

• Витая пара (twisted pair cable). Коаксиальный кабель (coaxial cable, сокращенно coax). Волоконно-оптический, или оптоволоконный кабель (fiber-optic cable).
• Витая пара (twisted pair cable).
• Коаксиальный кабель (coaxial cable, сокращенно coax).
• Волоконно-оптический, или оптоволоконный кабель (fiber-optic cable).

1. Витая пара (twisted pair cable).

Внешняя пластиковая оболочка

Изолированные провода

Состоит из двух изолированных медных или алюминиевых проводов, свитых между собой и заключенных в пластиковую оболочку. Скручивание проводов уменьшает влияние внешних электромагнитных полей на передаваемые электрические сигналы.

Преимущества : дешевизна, простота установки.

Недостатки: высокая чувствительность к электромагнитным помехам, низкая скорость передачи данных.

2. Коаксиальный кабель (coaxial cable, сокращенно coax).

Внутренний

проводник (медь)

Внешний

проводник

Пластиковая

оболочка

Толстая пластиковая

изоляция

По сравнению с витой парой обладает более высокой механической прочностью, помехозащищенностью, обеспечивает более высокую скорость передачи информации. Широко используется в кабельном телевидении.

В центре коаксиального кабеля находится жесткий медный проводник. Этот проводник окружен толстым слоем изолирующего пластика. Одна из задач этого слоя – предохранять проводник от излома. Без этого проводник может легко сломаться, если его несколько раз согнуть и разогнуть. Для защиты от электромагнитных помех поверх пластиковой изоляции надевается проволочная оплетка (внешний проводник). И, наконец, кабель заключается в пластиковую оболочку, которая действует как дополнительная защита от электромагнитных помех и защищает кабель от повреждений.

Преимущества : простота установки, более надежная защита от электромагнитных помех.

Недостатки : относительная дороговизна (более чем вдвое дороже витой пары), легко ломается и существует подверженность электромагнитным помехам.

3. Оптоволоконный кабель (fiber-optic cable).

Внешняя пластиковая

оболочка

Защитный

отражатель

Стеклянный или пластиковый

оптический сердечник

Новейший тип кабеля для сети. Идеальная передающая среда. Сердечник такого кабеля изготовлен из стекла или пластика. Для передачи данных вместо электричества используются световые импульсы через Сердечник, где Отражатель направляет импульсы вдоль кабеля.

Преимущества : не подвержен действию электромагнитных полей, обеспечивает высокую скорость и безопасность передачи данных.

Недостатки : дороговизна, сложность установки (только с помощью специальных инструментов).

Беспроводное сетевое оборудование

• Беспроводное сетевое оборудование предназначено для передачи по радиоканалам информации между компьютерами, сетевыми и другими специализированными устройствами. Городская опорная сеть с беспроводным доступом состоит из нескольких сот, в центре каждой из которых устанавливается беспроводной маршрутизатор со всенаправленной антенной, обеспечивающий доступ абонентов к опорной сети. 
• У абонентов устанавливается беспроводной маршрутизатор, снабженный направленной антенной, которая нацелена на центральную точку соты. Каждая сота представляет собой, по существу, беспроводной сегмент сети Ethernet суммарной пропускной способностью 2 Мбит/с. В настоящее время операторы городских опорных сетей с беспроводным доступом действуют примерно в 20 городах России.
• Первыми такими устройствами, работающими в топологии точка-точка были радиорелейные станции, использующие традиционную амплитудную или частотную модуляцию радиосигнала. 

Радиорелейные линии связи

• Радиорелейные линии связи (РРЛ) предназначены для передачи сигналов в диапазонах дециметровых, сантиметровых и миллиметровых волн. Передача ведется через систему ретрансляторов, расположенных на расстоянии прямой видимости. Ретрансляторы осуществляют прием сигнала, усиление его, обработку и передачу на следующий ретранслятор. Общая протяженность РРЛ может достигать тысяч километров. 
• К недостаткам можно отнести: ограниченную дальность одного сегмента, не превышающую 100 км не только из-за энергетики, но и из-за влияния кривизны земли на обеспечение прямой видимости (исключение - ТРЛ), зависимость качества связи от времени года и времени суток
• Радиорелейки в основном используются для организации телефонных каналов связи, по которым с помощью мультиплексоров также можно передавать и данные.

Сотовые каналы передачи данных

• Радиоканалы сотовой связи строятся по тем же принципам, что и сотовые телефонные сети. Сотовая связь - это беспроводная телекоммуникационная система, состоящая из сети наземных базовых приемо-передающих станций и сотового коммутатора (или центра коммутации мобильной связи).
• Базовые станции подключаются к центру коммутации, который обеспечивает связь, как между базовыми станциями, так и с другими телефонными сетями и с глобальной сетью Интернет. По выполняемым функциям центр коммутации аналогичен обычной АТС проводной связи. 
• Скорость передачи данных до 45 Мбит/c. 

Радиоканалы передачи данных WiMAX

Worldwide Interoperability for Microwave Access аналогичны Wi-Fi. WiMAX, в отличие от традиционных технологий радиодоступа, работает и на отраженном сигнале, вне прямой видимости базовой станции.

Эксперты считают, что мобильные сети WiMAX открывают гораздо более интересные перспективы для пользователей, чем фиксированный WiMAX, предназначенный для корпоративных заказчиков. Информацию можно  передавать на расстояния до 50 км со скоростью до 70 Мбит/с.

Радиоканалы передачи данных для локальных сетей

Стандартом беспроводной связи для локальных сетей является технология Wi-Fi.

Wi-Fi обеспечивает подключение в двух режимах: точка-точка (для подключения двух ПК) и инфраструктурное соединение (для подключения несколько ПК к одной точке доступа).

Скорость обмена данными до 11 Mбит/с при подключении точка-точка и до 54 Мбит/с при инфраструктурном соединении.

Спутниковые каналы передачи данных 

В спутниковых системах используются антенны СВЧ-диапазона частот для приема радиосигналов от наземных станций и ретрансляции этих сигналов обратно на наземные станции. В спутниковых сетях используются три основных типа спутников, которые находятся на геостационарных орбитах, средних или низких орбитах. Спутники запускаются, как правило, группами. Разнесенные друг от друга они могут обеспечить охват почти всей поверхности Земли.

Пропускная способность высокая – несколько десятков Мбит/c.

Спутниковый Интернет

• Существует две основные схемы работы через спутник - симметричная и асимметричная.

• В первом случае клиент осуществляет и передачу запроса на спутник, и приём данных со спутника.  Во втором случае со спутника осуществляется лишь приём информации, в то время как передача запросов осуществляется по медленным наземным каналам связи, например, через существующего провайдера Интернет.
• В первом случае клиент осуществляет и передачу запроса на спутник, и приём данных со спутника. 
• Во втором случае со спутника осуществляется лишь приём информации, в то время как передача запросов осуществляется по медленным наземным каналам связи, например, через существующего провайдера Интернет.

• Основное препятствие к использованию широкополосного спутникового доступа для Интернета - это стоимость выделенных широкополосных каналов связи: обычно более эффективно использовать каналы связи с низкой полосой пропускания.

Сетевые протоколы

• Сетевые протоколы – это соглашение правил и рекомендации, принятые для эффективной организации процессов взаимодействия элементов сети предусматривающих определенный порядок действий, процедур и применения установленных форматов данных.
• Протоколы определяют порядок взаимодействия различных устройств и программ сети.
• Протоколы разбиваются на уровни. Каждый уровень протоколов реализует определенный набор функции передачи данных в вычислительной сети и за исключением самого верхнего, обеспечивает функционирование смежного с ним верхнего уровня.
• В эталонной модели семь уровней иерархии.

Функциональные уровни сетевых протоколов

Уровни протокола

Уровень программ пользователя сети

7

Прикладной

6

Представительный

5

Сеансовый

4

Транспортный

3

Сетевой

2

Канальный

1

Физический

Физическая среда пользователя

1. Физический уровень

• Определяет вид и характеристики линий связи между рабочими станциями.
• Определяет электрические и механические стандарты, а также процедуры, обеспечивающие соединение различных устройств вычислительной сети каналами связи, т.е. Физический уровень представляет возможность осуществлять передачу электрических сигналов по каналу связи между двумя абонентами.

2. Канальный уровень

• Управляет передачей информации по каналу связи с помощью пакетных драйверов.
• Обычно в сетях сообщения, подлежащие передаче между процессами – абонентами, разбивается на блоки информации определенного размера. Эти блоки называются пакетами. Пакеты обрамляются служебными полями, образуя кадры.

3. Сетевой уровень

• Устанавливает соединения между каждым источником и потребителем информации, определяет маршрут, по которому должна проходить информация, и устанавливает связь между узлами по этому маршруту.

4. Транспортный уровень

• Управляет передачей данных из одной программы в другую и защищает сети от перегрузок.
• Важная функция транспортного уровня – защита сетей от перегрузок. Она реализуется главным образом путем введения ограничений на максимальную нагрузку сети или число используемых буферов (массивов памяти, в которые записывается или из которых считывается информация).

5. Сеансовый уровень

• Отвечает за установку, поддержание и уничтожение соответствующих каналов связи, обеспечивает синхронизацию диалога и управление обменом данных (сеансом) между взаимодействующими абонентами .

6. Уровень представлений

• Определяет единый протокол, который позволял бы применять любой синтаксис (правила написания) сообщений, независимо от того, является ли он стандартным или нет.
• Уровень представлений гарантирует, что данные, которыми обмениваются устройства, поступают к процессорам и к пользователям в понятном для них виде.

7. Прикладной уровень

• Это сетевые услуги и программы их предоставления абонентам сети.
• Обеспечивает различные формы и форматы взаимодействия прикладных программ сети.

Глобальная сеть Internet

История создания:

• 1959 год – первая глобальная компьютерная сеть Министерства обороны США NORAD , это глобальной системы раннего оповещения о пусках ракет на базе спутниковых комплексов, предотвратить атаку она не могла, но давала минут 15 на то, что бы зарыться в землю.
• 1969 год - руководитель компьютерной лаборатории Агентства Передовых Исследовательских Проектов ARPA Джон Ликлидер предложил первую, детально разработанную концепцию компьютерной сети и его лаборатория создала первую компьютерную сеть ARPANET . К ней подключили компьютеры ведущих лабораторий и исследовательских центров США.
• 1974 год - создана коммерческая версия компьютерной сети TELENET .
• 1989 год - компьютерная сеть ARPANET официально переименована в INTERNET .

Структура сети Internet

• Internet представляет собой глобальную компьютерную сеть. Само ее название означает «между сетей». Это сеть, соединяющая отдельные сети .
• Internet свяжет вас с абонентами сети из разных стран.
• Internet предоставляет в распоряжение своих пользователей множество всевозможных ресурсов.

Структура сети Интернет

• Internet не просто устанавливает связь между отдельными компьютерами, а создает пути соединения для более крупных единиц – групп компьютеров. Если некоторая локальная сеть непосредственно подключена к Internet, то каждая рабочая станция этой сети также может подключаться к Internet.
• Основные ячейки Internet – это локальные вычислительные сети и host - компьютеры .
• Компьютеры, самостоятельно подключенные к Internet, называются хост-компьютерами (host – хозяин).
• Каждый подключенный к сети компьютер имеет свой адрес, по которому его может найти абонент из любой точки света.

Подключение в сеть Интернет

В Internet

Маршрутизатор

Сервер

локальной

сети

Рабочая

станция

Рабочая

станция

Рабочая

станция

Рабочая

станция

В сетях работает разнообразное программное обеспечение, в котором часто используется технология клиент-сервер.

Формирует запрос

Программа-сервер

(машина-сервер )

Программа-клиент

(машина-клиент)

Результаты обработки запроса

Ресурс

• Пользователь, обращаясь к программе-клиенту, хочет получить доступ к общему ресурсу.
• Машина-сервер, на которой работает программа-сервер, может предоставить доступ к ресурсам.

Основные понятия

В любой сети есть специальные узлы связи на базе мощных компьютеров, которые называются сетевыми серверами. Управляет каждым узлом его собственник, то есть организация, которая называется провайдер.

• Провайдер – это поставщик сетевых ресурсов и услуг.
• Сервер-компьютер – компьютер, предоставляющий услуги другому компьютеру.
• Сервер-программа – программа для сетевого компьютера, предоставляющего услуги одного компьютера другому.

Адресация в Интернет

Адрес каждого компьютера в Интернет должен быть определён однозначно. Для записи адресов в Интернет используются два формата, это так называемые IP-адреса и DNS-адреса.

• IP- цифровой адрес (Internet Protocol – межсетевой протокол )

Цифровой адрес содержит полную информацию, необходимую для идентификации компьютера и удобен для обработки компьютером (машинный код в двоичной системе).

Каждый компьютер имеет свой уникальный 32-битный IP-адрес. Для удобства адрес разделяют на 4 блока по 8 разрядов, а затем число, содержащееся в блоке, записывают в 10-ной системе счисления. Полученные числа отделяют точками.

Пример:

В двоичной системе: 10000000.00101101.00001001.10001000

В десятичной системе: 195.34.32.11 или 128.175.9.6.

Адрес сети – 128.175; адрес подсети – 9; адрес компьютера – 6.

При этом каждое из чисел не должно превышать 256.

IP адрес присваивается каждому компьютеру при подключении к Интернет специальной организацией – провайдером .

Адресация в Интернет

• DNS- доменный адрес

Host имена компьютеров при их регистрации в Интернет по мере роста списка превратился в систему доменных имён, для сокращения времени на рассылку файлов.

Доменная система имён (DNS) представляет собой метод назначения имён путём разложения на разные группы пользователей с подмножеством имён. Каждый уровень в этой системе называется доменом .

DNS имеет иерархическую структуру и ставит в соответствие числовому IP-адресу уникальное доменное имя, которое вместо цифр содержит буквы разделяющиеся точками на блоки. В имени может быть любое число доменов.

Пример : mars.utha.edu или ux.cso.uiuc.edu или nic.ddn.mil

Географические домены некоторых стран (состоящее из двух букв): Франция – fr ; Канада – ca ; США – us ; Россия – ru .

По тематическим признакам (имеют трехбуквенное сокращенное): учебные заведения – edu ; правительственные учреждения – gov ; коммерческие организации – com ., военные учреждения – mil , прочие организации – org , сетевые ресурсы – net , для деловых ресурсов Сети – firm , для торговли – store и др.

Адресом пользователя Internet могут быть просто их регистрационные имена на компьютере, подключенном к сети. За именем следует знак @ . Все это слева присоединяется к доменному имени компьютера.

Имя реального компьютера выглядит так: comp.name. @ . domen.zone .

Доменный адрес , в отличие от цифрового, читается в обратном порядке. Вначале идет имя компьютера, затем имя подсети и сети.

Пример : [email protected]

Victor – имя ПК; usu – имя провайдера; e-burg – имя региона; edu – имя тематической группы

Сервисы в Интернет

Сервисы – это специальные услуги, предоставляемые сетью.

Их можно разделить на 2 группы:

1. сервисы отложенного доступа ( Offline)

2. интерактивные сервисы ( Online ).

• Электронная почта
• Телеконференции или сетевые новости
• Всемирная паутина – WWW
• Сервис FTP – передача файлов

Виды подключения

• Offline – соединение по коммутированному каналу, работают с электронной почтой (e-mail), нет доступа к другим протоколам Internet. Соединение с сетью не постоянное, а по необходимости, когда происходит дозвон до сервера провайдера.

• Электронная почта.
• Электронная почта.

Электронная почта является одним из способов организации передачи информации по сети Internet и выполняет функции обычной почты по отправке информации. Она обеспечивает передачу сообщений из одного пункта в другой. Главным ее преимуществом является независимость от времени.

• Электронная почта является одним из способов организации передачи информации по сети Internet и выполняет функции обычной почты по отправке информации. Она обеспечивает передачу сообщений из одного пункта в другой. Главным ее преимуществом является независимость от времени.

Электронная почта

При пользовании электронной почтой каждому пользователю присваивается уникальный почтовый адрес, который образуется присоединением имени пользователя к имени компьютера.

Эти имена разделяет специальный символ – @.

Например, если входное имя пользователя - victor на компьютере freemail.ru, то его электронный адрес будет иметь вид: [email protected]

Функционирование электронной почты

Интернет

Сетевые протоколы прикладного уровня – услуги предоставляемые сетью

• Электронной почты

• Протокол SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) – простой протокол передачи почты. Поддерживает передачу сообщений электронной почты между произвольными узлами сети Интернет. Имея механизмы промежуточного хранения почты и механизмы повышения надёжности доставки, допускается использование различных транспортных служб. Протокол SMTP обеспечивает как группирование сообщений в адрес одного получателя, так и размножение нескольких копий сообщения для передачи в разные адреса. Над модулем SMTP располагается почтовая служба конкретного компьютера. В типичных программах-клиентах в основном применяется для отправки сообщений. Протокол POP3 (Post Office Protocol 3 версия) – протокол почтового узла, позволяет программам-клиентам электронной почты принимать и передавать сообщения с/на почтовые серверы. Обладает достаточно гибкими возможностями по управлению содержимым почтовых ящиков, расположенных на почтовом узле. В типичных программах-клиентах в основном применяется для приёма входящих сообщений.
• Протокол SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) – простой протокол передачи почты. Поддерживает передачу сообщений электронной почты между произвольными узлами сети Интернет. Имея механизмы промежуточного хранения почты и механизмы повышения надёжности доставки, допускается использование различных транспортных служб. Протокол SMTP обеспечивает как группирование сообщений в адрес одного получателя, так и размножение нескольких копий сообщения для передачи в разные адреса. Над модулем SMTP располагается почтовая служба конкретного компьютера. В типичных программах-клиентах в основном применяется для отправки сообщений. Протокол POP3 (Post Office Protocol 3 версия) – протокол почтового узла, позволяет программам-клиентам электронной почты принимать и передавать сообщения с/на почтовые серверы. Обладает достаточно гибкими возможностями по управлению содержимым почтовых ящиков, расположенных на почтовом узле. В типичных программах-клиентах в основном применяется для приёма входящих сообщений.
• Протокол SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) – простой протокол передачи почты. Поддерживает передачу сообщений электронной почты между произвольными узлами сети Интернет. Имея механизмы промежуточного хранения почты и механизмы повышения надёжности доставки, допускается использование различных транспортных служб. Протокол SMTP обеспечивает как группирование сообщений в адрес одного получателя, так и размножение нескольких копий сообщения для передачи в разные адреса. Над модулем SMTP располагается почтовая служба конкретного компьютера. В типичных программах-клиентах в основном применяется для отправки сообщений.
• Протокол POP3 (Post Office Protocol 3 версия) – протокол почтового узла, позволяет программам-клиентам электронной почты принимать и передавать сообщения с/на почтовые серверы. Обладает достаточно гибкими возможностями по управлению содержимым почтовых ящиков, расположенных на почтовом узле. В типичных программах-клиентах в основном применяется для приёма входящих сообщений.

Виды подключения

• Online – соединение по коммутированному каналу, режим работы в реальном времени, позволяет использовать все возможности Internet.

• WWW (Wored Wide Web) - всемирная информационная сеть – это гипертекстовая система поиска ресурсов в Internet и доступ к ним, возможность клиентов взаимодействовать с другими приложениями.
• WWW (Wored Wide Web) - всемирная информационная сеть – это гипертекстовая система поиска ресурсов в Internet и доступ к ним, возможность клиентов взаимодействовать с другими приложениями.

Wored Wide Web

• Гипертекст – это структурированный текст, содержащий связи с другими текстами, графической и другой информацией, посредством перехода по выделенным меткам. Связь между гипертекстовыми документами осуществляется с помощью ключевых слов. Каждый гипертекстовый документ имеет гипертекстовые ссылки.
• Все серверы WWW используют специальный язык HTML – язык разметки гипертекста. HTML – документы представляют собой текстовые файлы, в которые встроены специальные команды.
• Основное, что отличает Internet от других сетей – это её протокол TCP/IP . Он охватывает целое семейство протоколов, прикладные программы, и даже саму сеть. Все остальные протоколы строятся на основе именно этих протоколов..

Всемирная паутина - WWW

WWW – технология позволяет представить информацию как совокупность текста, графики, звука, трехмерных объектов. Это десятки миллионов Web-серверов Интернет, содержащих Web-страницы, в которых используется технология гипертекста.

Технология WWW

Мир существует в трех формах: энергия, вещество, информация

Информация это - ….

Интернет

Создание Web-страниц осуществляется с помощью языка разметки гипертекста – HTML. Эти страницы могут быть мультимедийными. Найти Web-страницу или файл в Интернет можно с помощью универсального указателя ресурсов-URL.

Пример: http://schools.keldysh.ru/info2000/index.htm

67

Протокол передачи данных TCP/IP Это система правил и соглашений о способах обмена информацией. Этот термин включает название двух протоколов: TCP и IP

• IP-протокол маршрутизации

Он обеспечивает передачу информации между компьютерами сети. Передаваемая по сети информация “упаковывается в конверт”, на котором пишутся адреса получателя и отправителя. Эти IP-пакеты на пути к компьютеру-получателю проходят многочисленные промежуточные серверы Интернет, на которых производится операция маршрутизации.

• TCP-транспортный протокол

При пересылке больших файлов, можно надолго “закупорить” канал связи. Чтобы этого не происходило, на компьютере-отправителе надо разбить файл на мелкие части. На компьютере-получателе надо исходный файл собрать из отдельных частей в правильной последовательности.

Сетевые протоколы прикладного уровня – услуги предоставляемые сетью

• Обмен информацией между серверами WWW всемирной паутины

• Протокол HTTP (Hyper Text Transfer Protocol) – применяется в программах просмотра гипертекстовых страниц – браузерами WWW. Допускает передачу широкого спектра разнообразной информации – текстовой, графической, аудио и видео.
• Протокол HTTP (Hyper Text Transfer Protocol) – применяется в программах просмотра гипертекстовых страниц – браузерами WWW. Допускает передачу широкого спектра разнообразной информации – текстовой, графической, аудио и видео.

• Отправки и получения файлов

• Протокол FTP (File Transfer Protocol) – протокол передачи файлов, позволяет абоненту обмениваться двоичными и текстовыми файлами с любым компьютером Сети. Он пользуется транспортными услугами TCP. Существует множество реализаций для различных операционных систем, которые взаимодействуют между собой. Пользователь FTP может посмотреть каталог удалённой машины, перейти из одного каталога в другой, а так же скопировать один или несколько файлов.
• Протокол FTP (File Transfer Protocol) – протокол передачи файлов, позволяет абоненту обмениваться двоичными и текстовыми файлами с любым компьютером Сети. Он пользуется транспортными услугами TCP. Существует множество реализаций для различных операционных систем, которые взаимодействуют между собой. Пользователь FTP может посмотреть каталог удалённой машины, перейти из одного каталога в другой, а так же скопировать один или несколько файлов.

• Удалённое управление компьютером

• Протокол Telnet . Этот сервис позволяет управлять с вашего компьютера работой другого компьютера. Всё, что вводится на вашей клавиатуре, передаётся удалённому компьютеру, а получаемые результаты передаются обратно и выводятся на ваш монитор. Используется в основном в операционных системах командного типа (UNIX).
• Протокол Telnet . Этот сервис позволяет управлять с вашего компьютера работой другого компьютера. Всё, что вводится на вашей клавиатуре, передаётся удалённому компьютеру, а получаемые результаты передаются обратно и выводятся на ваш монитор. Используется в основном в операционных системах командного типа (UNIX).

• Поиск информации WWW

• Протокол Gopher – система меню для выбора информации, соединяет различные документы на основе заранее заданного набора слов.
• Протокол Gopher – система меню для выбора информации, соединяет различные документы на основе заранее заданного набора слов.

Сетевые протоколы прикладного уровня – услуги предоставляемые сетью

• Чтение и посылка текстов - телеконференции

• Протокол Usenet – сеть информационных серверов для получения сетевых новостей и электронных досок объявлений сети, возможность размещения на них своей информации. Эта служба работает как электронная почта, но получаемые письма доступны для общего обозрения. Для удобства дискуссий образованы группы по определённым темам. Чтобы стать членом такой группы, пользователю необходимо подписаться на данную конференцию у своего провайдера. Подключившись к нужной группе часто можно найти ответы, на свои вопросы, попросив совета у её участников.
• Протокол Usenet – сеть информационных серверов для получения сетевых новостей и электронных досок объявлений сети, возможность размещения на них своей информации. Эта служба работает как электронная почта, но получаемые письма доступны для общего обозрения. Для удобства дискуссий образованы группы по определённым темам. Чтобы стать членом такой группы, пользователю необходимо подписаться на данную конференцию у своего провайдера. Подключившись к нужной группе часто можно найти ответы, на свои вопросы, попросив совета у её участников.

• Сетевые новости

• Протокол NNTP (Network News Transfer Protocol) – протокол передачи сетевых новостей, позволяет общаться серверам новостей и клиентским программам – распространять, запрашивать, извлекать и передавать сообщения в группы новостей. Новые сообщения хранятся в централизованной базе данных, которая позволяет пользователю выбирать интересующие его сообщения. Также обеспечивается индексирование, организация ссылок и удаление устаревших сообщений.
• Протокол NNTP (Network News Transfer Protocol) – протокол передачи сетевых новостей, позволяет общаться серверам новостей и клиентским программам – распространять, запрашивать, извлекать и передавать сообщения в группы новостей. Новые сообщения хранятся в централизованной базе данных, которая позволяет пользователю выбирать интересующие его сообщения. Также обеспечивается индексирование, организация ссылок и удаление устаревших сообщений.

• Чат - разговор в реальном времени

• Протокол IRC (Internet Relay Chat) – беседы через Интернет в режиме реального времени. Сервис похож на телеконференции, но вы переговариваетесь без задержек во времени, разговор похож на беседу людей собравшихся в одном помещении. Это связка крупных сетей, в каждой из которых сотни чатов и десятки тысяч пользователей.
• Протокол IRC (Internet Relay Chat) – беседы через Интернет в режиме реального времени. Сервис похож на телеконференции, но вы переговариваетесь без задержек во времени, разговор похож на беседу людей собравшихся в одном помещении. Это связка крупных сетей, в каждой из которых сотни чатов и десятки тысяч пользователей.

• Сетевые игры

• Возможность пользователей играть в сетевые компьютерные игры с другими пользователями, общаться между собой и сохранять уровень прохождения игры при выходе из неё.
• Возможность пользователей играть в сетевые компьютерные игры с другими пользователями, общаться между собой и сохранять уровень прохождения игры при выходе из неё.

Сервис FTP - передача файлов

• Сервис FTP позволяет получать файлы (это могут быть документы, фотографии, программное обеспечение) с удаленного компьютера на ваш компьютер.
• В Интернет есть сотни узловых компьютеров, на которых хранятся такие файлы.
• Используя FTP, вы можете подсоединиться к ним и скопировать нужную информацию на свой компьютер.
• Одной из важнейших услуг FTP является анонимный FTP, позволяющий сделать некоторые файлы доступными всем желающим.

Телеконференции или сетевые новости

Т елеконференции являются вторым по популярности после

электронной почты сервисом Интернет. Если электронная почта передает сообщения по принципу “от одного одному”, то сетевые новости передают сообщения от “одного многим”. Послание можно разместить в некоторой области сети, которая доступна всем пользователям. Чтобы в этой области было легко ориентироваться, она разбита на отдельные участки именуемые группами новостей.

Каждый пользователь сам решает, какие конференции ему интересно просматривать, а какие – нет.

Демонстрация слайдов закончена.

Спасибо за внимание.