ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ВВЕДЕНИЕ

Компьютерные сети являются результатом развития компьютерных технологий. Вычислительная компьютерная сеть – это совокупность компьютеров, соединенных линиями связи. Линии связи образованы кабелями, сетевыми адаптерами и другими коммуникационными устройствами. Все сетевое оборудование работает под управлением системного и прикладного программного обеспечения.

Основная задача сети – обеспечить пользователям сети возможность совместного использования ресурсов компьютера.

Вычислительная компьютерная сеть является одной из разновидностей распределенных систем, за счет чего может быть достигнуто повышение производительности и отказоустойчивости системы.

Использование вычислительных сетей дает следующие возможности:

1. разделение дорогостоящих ресурсов;

2. совершенствование коммуникаций;

3. улучшение доступа к информации;

4. быстрое и качественное принятие решений;

5. свобода в территориальном размещении компьютеров.

Сети ЭВМ можно классифицировать по различным признакам: по функциональному назначению (информационные, вычислительные), степени удаленности компьютеров в сети ( локальные - LAN, глобальные – WAN, городские – MAN ), принципам управления (централизованные, децентрализованные), типу используемых ЭВМ и сетевого ПО (однородные, неоднородные) и т.д.

Локальные вычислительные сети или ЛВС характеризуются небольшими, до 1‑2 км, в пределах одного или группы зданий, расстояниями между компьютерами сети и использованием высокоскоростных каналов связи.

Глобальные сети включают в себя другие глобальные сети, локальные сети, отдельные вычислительные системы, различные устройства ввода-вывода и характеризуются значительными расстояниями (сотни и тысячи километров) между этими и другими элементами сети.

Как известно, ресурсами ЭВМ управляет ОС, в то время как сетевыми ресурсами управляет сетевое ПО, которое может быть реализовано либо в виде сетевых пакетов, либо в виде сетевой ОС или СОС. В любом случае сетевое ПО, согласно рекомендациям Международного института стандартизации ISO, должно удовлетворять модели взаимодействия открытых систем OSI (Open System Interconnection), включающей семь уровней:

1. физический – обеспечивает передачу битов на физическом уровне;

2. канальный – управляет передачей битов на физическом уровне путем формирования их в так называемые кадры.

При этом обмен кадрами между узлами сети может осуществляться одним из следующих способов:

2.1. дуплексным – одновременно в обоих направлениях;

2.2. полудуплексным – попеременно в обоих направлениях;

2.3. симплексным – в одном направлении.

3. сетевой – обеспечивает адресацию, маршрутизацию и передачу сетевых пакетов между узлами сети;

4. транспортный –обеспечивает передачу сообщений, состоящих из сетевых пакетов, а так же с помощью шлюзов и мостов их согласование в неоднородных и однородных сетях. Для контроля передачи сообщений используется квитирование, то есть передача дополнительной информации - квитанций, подтверждающих передачу сообщений;

5. сеансовый – проверяет полномочия и обеспечивает сеансы связи между узлами сети.

6. представительный – обеспечивает преобразования передаваемой информации (шифрование, сжатие, перекодировка);

7. прикладной – обеспечивает работу прикладного ПО.

Способ передачи данных на каждом уровне определяется протоколом, который описывает форматы данных и правила передачи. Правила взаимодействия между смежными уровнями определяются интерфейсами.

Локальные вычислительные сети, как уже упоминалось выше, характеризуются высокоскоростными каналами связи. Кроме того, ЛВС характеризуются наличием управления со стороны сетевого ПО аппаратными и программными ресурсами сети.

ЛВС строятся на основе следующих основных аппаратных средств:

· рабочие станции – как правило это обычные ПК, однако это могут быть и бездисковые рабочие станции, например, Java‑станции, сетевые терминалы, бездисковые ПК и др. Бездисковые рабочие станции обладают определенными преимуществами, главное из которых - высокая защищенность сетевых и локальных ресурсов от несанкционированного доступа;

· серверы – обычно это мини‑ЭВМ или достаточно мощные ПК, часто многопроцессорные, характеризуются высокой надежностью и производительностью.

· интерфейсные платы – или сетевые адаптеры представляют собой аппаратные средства подключения серверов, рабочих станций, сетевых принтеров и другого оборудования к сетевому кабелю, характеризуются, в первую очередь, топологией образуемой сети (Ethernet, Token‑Ring и др.);

· концентраторы ;

· кабели.

К дополнительным аппаратным сетевым средствам относятся репиторы, трансиверы, коннекторы и др.

Примером глобальной сети является сеть Internet. Прародительницей современной сети Internetбыла сеть ARPANET, созданная в семидесятые годы Министерством обороны США и объединившая ряд военных, научных и учебных центров США. Одними из главных требований, предъявлявшихся к Сети, были надежность и скорость передачи сообщений. Для реализации этих требований была разработана новая технология коммутации пакетов, которая состоит в разбиении исходного сообщения на пакеты фиксированной длины, снабженные адресами отправителя и получателя. Пакеты передаются по сети по независимым друг от друга каналам через ряд промежуточных узлов. На компьютере-адресате полученные пакеты накапливаются, а затем вновь собираются в исходное сообщение.

Также в целях повышения общей надежности Сети её управление было децентрализовано, то есть каждый узел Сети обеспечивает как маршрутизацию (переадресацию), так и прием/передачу сообщений.

Принципы, заложенные в эту сеть, легли в основу глобальной сети, состоящей из равноправных и независимых узлов, объединенных между собой каналами связи, - сети Internet.

Узел Internet – это любое вычислительное устройство, включенное в сеть и имеющее свой уникальный четырехбайтовый IP-адрес, состоящий из двух частей: сетевой (С) и машинной (М), например, 195.134.221.12.

Существует несколько классов Internet‑адресов, а именно классы A,B,C,Dи E.

 

Класс	Первый байт	Internet‑адрес
A	1 – 126	С.М.М.М
B	128 – 191	С.С.М.М
C	192 – 223	С.С.С.М
D	224 – 239	-
E	240 – 254	-

Классы Internet‑адресов.

Таким образом, выше приведенный адрес принадлежит классу C и содержит сетевую часть 195.134.221 и машинную – 12. Машин в этой сети не может быть более 254. Число 255 в любой части адреса означает широковещательный адрес, а число 0 в сетевой части – ”эту” машину.

Например, адрес 0.0.0.12 обозначает машину с адресом 12 в данной локальной сети, а адрес 0.0.0.255 – все машины этой сети.

Для регламентации взаимодействия субъектов Сети была разработана совокупность принципов, правил и форматов данных, называемая протоколом. Физической основой сети Internet стал комплект протоколов TCP/IP.

Протокол TCP обеспечивает разбиение сообщения на пакеты и их передачу, а протокол IP отвечает за адресацию пакетов в Сети.

Протокол TCP/IP содержит четыре уровня:

1. Канальный– сетевые аппаратные средства и драйверы устройств;

2. Сетевой– коммуникации, а также адресация и маршрутизация пакетов;

3. Транспортный– связь между программами в сети;

4. Прикладной– программы конечных пользователей.

Выше было сказано, что каждый узел имеет свой IP-адрес, который представляет собой набор чисел, разделенных точкой. Разумеется, использовать в таком виде Internet‑адреса крайне неудобно. Для облегчения адресации в Internet используются символические адреса, которые представляет собой набор слов, разделенных точкой. Такие имена читаются справа налево. Каждое слово в символическом имени это так называемый домен. Самый общий домен – это либо территориальный домен, указывающий на страну, либо один из ниже приведенных доменов:

.com – коммерческая организация;

.net – сеть;

.org - некоммерческая организация;

.edu – образовательное учреждение;

.gov – правительственное учреждение.

Следующие за территориальным (справа налево) домены указывают на узел и его подсети, а также отдельные серверы. Например, доменный адрес www.progr.stmisa.ru обозначает Web-сервер локальной сети progr домена stmisa.ru.

Преобразование доменных имен в IP‑адреса осуществляется специальной службой доменных имен - DNS (Domain Name Service). Эта служба представлена серверами доменных имен, на которых распределена база данных о доменных именах и их IP‑эквивалентах. Если на данном сервере нет записи о вашем доменном адресе, то он перенаправит запрос к другому серверу имен, и так до тех пор, пока не будет выполнено преобразование доменного адреса в IP‑адрес.

Internet – это не просто множество связанных между собой компьютеров, а, прежде всего система направленная на пользователя и предоставляющая ему те или иные виды услуг.

Самыми распространенными услугами Internet на сегодняшний день являются следующие:

1. Всемирная паутина (WWW). Система документов, включающих текстовую и графическую информацию, размещенных на узлах Internet и связанных между собой гиперссылками.

2. Электронная почта. Система почтовых серверов, позволяющая пользователям обмениваться электронными письмами.

3. Файловые архивы (FTP). Эта услуга позволяет получать доступ к архивам файлов, размещенных на узлах Internet. После установления соединения, пользователь может перемещаться по каталогам узла и пересылать или отправлять файлы. Например, крупные производители аппаратного обеспечения в архивах FTP на своих серверах размещают драйверы для своих устройств.

4. Удаленная регистрация (TELNET). Эта услуга позволяет пользователю регистрироваться на удаленной системе, доступной через Internet‑соединение. Если после установления соединения требуется регистрация на удаленной системе, то на запросы Login: и Password: необходимо ввести свое учетное имя и пароль. Однако, как правило, telnet используется для соединения с удаленными системами Internet, на которых не требуется регистрация и которые предоставляют общедоступные услуги. Например, доступ к каталогу библиотеки Конгресса США может быть получен с помощью команды: telnet locis.log.gov;

5. Служба WAIS (Wide Area Information Servers) представляет собой информационную службу для поиска статей в базах данных Internet. Поиск осуществляется либо с помощью специальных утилит, либо с помощью WEB‑броузеров (Netscape, Internet Explorer и т.п.). Результаты поиска формируются в виде пронумерованного списка. По выбранному номеру из списка можно получить доступ к соответствующей статье. WAIS обеспечивает поиск не только по заголовкам статей, но и по их содержанию.

6. Телеконференции (NEWSGROUP). Виртуальные клубы общения. Каждая телеконференция имеет свой адрес и представляет собой поток сообщений, который образуют участники телеконференции, отправляя новое сообщение либо отвечая на уже существующее. Отличие телеконференций от электронной почты состоит в том, что сообщение получает не конкретный адресат, а все участники телеконференции, которые имеют возможность прокомментировать его ответом.

7. IRC (Internet Relay Chat). Эта услуга позволяет пользователям в режиме реального времени общаться между собой обменом текстовыми сообщениями

Работа с браузерами.

Остановимся более подробно на самой популярной на сегодняшний день услуге Internet – World Wide Web. Система WWW или просто Web представляет собой гипертекстовую базу, распределенную по узлам Internet. Эта база данных состоит из связанных между собой элементов. Данные представляются на страницах, которые называются WEB‑страницами.

WEB‑страница – структурная единица WWW, которая включает в себя собственно информацию (текстовую и графическую) и ссылки, которые позволяют обращаться к другим ресурсам Internet. Этими ресурсами могут быть другие WEB‑страницы, файлы, telnet‑соединения, ftp и прочее. Таким образом, WEB‑страница выступает в качестве интерфейса к ресурсам Internet.

Доступ к указанным ресурсам Internet осуществляется с помощью универсальных локаторов ресурсов – URL (Uniform Resource Locator).

URL состоит из трех элементов: протокола передачи, Internet‑адреса и путевого имени ресурса и представляется в следующем виде

протокол_передачи://Internet‑адрес/путевое_имя

Как правило протокол передачи – это http (Hyper Text Transfer Protocol), что указывает на обращение к WEB‑странице. В этом случае путевое имя есть имя WEB‑страницы, например, http://www.progr.stmisa.ru

Протоколами передачи могут быть:

1. file – доступ к файлу на локальном диске;

2. ftp – доступ к архивам файлов;

3. http – доступ к WWW;

4. mailto – отправка сообщений по электронной почте;

5. telnet – подключение по протоколу telnet;

6. WAIS – подключение к системе поиска.

Если выбран, например, протокол ftp, то очевидно будет инициирован сеанс работы с разобранной выше программой ftp.

Если в URL не указано имя WEB‑страницы, то пользователь автоматически попадает на начальную, домашнюю страницу соотвествующего WEB‑узла. По умолчанию эта страница имеет имя index.html.

Для электронной почты, FTP, WWW и других служб Internet требуется комплекс взаимосвязанных аппаратных средств и специального программного обеспечения.

Программа-браузер, установленная на вашем компьютере, отправляет на удаленные серверы Сети запросы на получение файлов, адреса которых задаются универсальными локаторами ресурсов URL. Основное назначение программы-браузера – просмотр Web-страниц. Наиболее распространенными в настоящее время являются браузеры – Microsoft Internet Explorer и Netscape Navigator.

Окно браузера, как правило, содержит следующие элементы:

1. меню – включает в себя все возможные команды по управлению и настройке броузера;

2. панель инструментов – содержит ряд кнопок, которые позволяют быстро отдавать наиболее часто используемые команды;

3. строка адреса– предназначена для ввода и отображения адреса просматриваемой Web-страницы;

4. рабочее поле– основной элемент окна, в нем просматривают выбранную Web – страницу;

5. строка состояния– показывает дополнительную информацию.

Рассмотрим более подробно назначение кнопок, размещенных на панели инструментов:

· Назад –возвращает к предыдущей странице. Может использоваться неоднократно.

· Вперед –возвращает к странице, которая просматривалась перед нажатием кнопки Назад.

· Стоп -останавливает загрузку страницы по указанному адресу в том случае, когда процесс поиска и загрузки указанной страницы затянулся.

· Обновить -перегружает просматриваемую страницу.

· Основная страница -загружает основную страницу, которая устанавливается пользователем и может быть локальной и глобальной.

· Поиск -загружает страницу поиска, в качестве которой может быть использована страница любого поискового Web-сервера.

· Печать - выводит на принтер просматриваемую Web‑страницу.

· Шрифт - позволяет увеличить или уменьшить размер шрифта просматриваемой Web-страницы.

· Почта - запускает программы для работы с электронной почтой и телеконференциями.

· Избранное - открывает список ссылок на избранные Web‑страницы.

Для открытия Web‑страницы следует дать команду Фаил => Открытьи указать адрес сервера или конкретной Web-­страницы в появившемся диалоговом окне, либо набрать этот адрес непосредственно в строке адресаи нажать клавишу Enter. Таким же образом открываются и файлы в формате HTML, которые имеются на вашем компьютере.

HTML (Hyper Text Markup Language) – это язык разметки документов, предназначенных для публикации в Word Wide Web.

Для того чтобы текстовые файлы, взятые из сети, можно было читать с помощью программ просмотра, эти тексты размечают тегами (Tag) HTML - управляющими кодами, заключенными в угловые скобки < и >. Ими руководствуются браузеры при форматировании файлов HTML на экране.