Комп'ютерні мережі

Основні відомості

Локальна мережа являє собою набір комп'ютерів, периферійних пристроїв (принтерів і т. п.) і комутаційних пристроїв, з'єднаних кабелями. Як кабелю використовуються "товстий" коаксіальний кабель, "тонкий" коаксіальний кабель, вита пара, волоконно-оптичний кабель. «Товстий» кабель, в основному, використовується на ділянках великої довжини при вимогах високої пропускної здібності. Волоконно-оптичний кабель дозволяє створювати протяжні ділянки без ретрансляторів при недосяжною за допомогою інших кабелів швидкості і надійності. Однак вартість кабельної мережі на його основі висока, і тому він не знайшов поки що широкого розповсюдження в локальних мережах. В основному локальні комп'ютерні мережі створюються на базі "тонкого" кабелю або витої пари.

Спочатку мережі створювалися за принципом "тонкого" Ethernet. В основі його - кілька комп'ютерів з мережевими адаптерами, з'єднані послідовно коаксіальним кабелем, причому всі мережеві адаптери видають свій сигнал на нього одночасно. Недоліки цього принципу виявилися пізніше.

Із зростанням розмірів мереж паралельна робота багатьох комп'ютерів на одну єдину шину стала практично неможливою: дуже великі стали взаємні впливи один на одного. Випадкові виходи з ладу коаксіального кабелю (наприклад, внутрішній обрив жили) надовго виводили всю мережу з ладу. А визначити місце обриву або виникнення програмної несправності, "обійшов" мережа, ставало практично неможливо.

Тому подальший розвиток комп'ютерних мереж відбувається на засадах структурування. У цьому випадку кожна мережа складається з набору взаємопов'язаних ділянок - структур.

Кожна окрема структура являє собою кілька комп'ютерів з мережевими адаптерами, кожен з яких з'єднаний окремим дротом - кручений парою - з комутатором. При необхідності розвитку до мережі просто додають нову структуру.

При побудові мережі за принципом витої пари можна прокласти більше кабелів, ніж встановлено в Зараз комп'ютерів. Кабель проводиться не тільки на кожне робоче місце, незалежно від того, чи потрібен він сьогодні його власникові чи ні, але навіть і туди, де сьогодні робочого місця немає, але можлива поява у майбутньому. Переїзд або підключення нового користувача в підсумку потребують лише зміни комутації на одній або декількох панелях.

Структурована система дещо дорожче традиційної мережі за рахунок значної надмірності при проектуванні. Але зате вона забезпечує можливість експлуатації на протязі багатьох років.

Для мереж, побудованих за цим принципом, з'являється необхідність у спеціальному електронному обладнанні. Одне з таких пристроїв - хаб - є комутаційним елементом мережі. Кожен хаб має від 8 до 30 роз'ємів (портів) для підключення або комп'ютера, або іншого хаба. До кожного порту підключається тільки одне пристрій. При підключенні комп'ютера до хабу виявляється, що частина електроніки мережного інтерфейсу знаходиться в комп'ютері, а частина - в хабі. Таке підключення дозволяє підвищити надійність з'єднання. У звичайних ситуаціях, крім посилення сигналу, хаб відновлює преамбулу пакету, усуває шумові перешкоди і т. д.

Хаби є серцем системи і багато в чому визначають її функціональність і можливості. Навіть в найпростіших хабах існує індикація стану портів. Це дозволяє негайно діагностувати проблеми, викликані поганими контактами в роз'ємах, пошкодженням проводів і т. п. Істотною властивістю такої структурованої мережі є її висока стійкість: при порушенні зв'язку між двома її елементами, решта продовжують зберігати працездатність. Завдання з'єднання комп'ютерних мереж різних організацій, часто створених на основі різних стандартів, викликала поява спеціального устаткування (мостів, маршрутизаторів, концентраторів і т. п.), що здійснює таку взаємодію.

Локальна мережа

Переважна частину комп'ютерів західного світу об'єднана в ту чи іншу мережу. Досвід експлуатації мереж показує, що близько 80% всієї пересилається по мережі інформації замикається в рамках одного офісу. Тому особливу увагу розробників стали залучати так звані локальні обчислювальні мережі (LAN). Локальні обчислювальні мережі відрізняються від інших мереж тим, що вони звичайно обмежені помірною географічною областю (одна кімната, одна будівля, один район).

Існує два типу комп'ютерних мереж: однорангові мережі та мережі з виділеним сервером. Однорангові мережі не передбачають виділення спеціальних комп'ютерів, організують роботу мережі. Кожен користувач, при підключенні до мережі, виділяє в мережу будь-які ресурси (дисковий простір, принтери) і підключається до ресурсів, наданих в мережу іншими користувачами. Такі мережі прості в установці, налагодженні; вони істотно дешевше мереж з виділеним сервером. У свою чергу мережі з виділеним сервером, незважаючи на складність налаштування і відносну дорожнечу, дозволяють здійснювати централізоване управління.

Глобальні мережі

Для підключення до віддалених комп'ютерних мережах використовуються телефонні лінії.

Процес передачі даних по телефонних лініях повинен відбуватися у формі електричних коливань - аналога звукового сигналу, у той час як в комп'ютері інформація зберігається у вигляді кодів. Для того, щоб передати інформацію від комп'ютера через телефонну лінію, коди повинні бути перетворені в електричні коливання. Цей процес зветься модуляції. Для того щоб адресат зміг прочитати на своєму комп'ютері те, що йому відправлено, електричні коливання повинні бути назад перетворені в машинні коди - демодуляція. Пристрій, який здійснює перетворення даних з цифрової форми, в якій вони зберігаються в комп'ютері в аналогову (електричні коливання), в якій вони можуть бути віддані по телефонній лінії, і назад називається модем (скорочено від Модулятор-Демодулятор). Комп'ютер в цьому випадку повинен мати спеціальну телекомунікаційну програму, яка управляє модемом, а також відправляє і отримує послідовності сигналів переданої інформації.

Міжнародна мережу INTERNET

Одна з перших версій INTERNET була розроблена в сімдесятих роках Департаментом Оборони США, щоб дати можливість дослідним інститутам, що працював над особливо важливими для оборони в той час проблемами, обмінюватися інформацією. До того ж передбачалося, що цей спосіб зв'язку дозволить зберегти обмін інформацією між ними у разі такої світової катастрофи, як ядерна війна. У той час мережа мала назву ARPAnet - по імені організації фінансувати ці розробки. Основна операційна система була Unix. У 80-х роках, коли персональні комп'ютери почали отримувати все більш широке поширення в США, з'явилися мережі, які зв'язали між собою дослідні центри університетів. Поєднавши мережі, університети отримали можливість спілкуватися між собою, подібно оборонним інститутів у сімдесятих роках. Проте ця нова зв'язок мала додаткове якість: користувач університетської мережі, перебуваючи вдома або в школі, підключенні до мережі, отримував також доступ до будь-якого місця, до якого ця мережа була приєднана. Такий зв'язок отримала назву "межсеть" (internet), і, таким чином, з'явилася мережа INTERNET, яку назвали основною мережею, межсетью або мережею мереж.

Кожен користувач INTERNET має свій мережевий адресу. Існує компанія (у штаті Вірджинія), яка стежить за INTERNET адресами з тим, щоб серед користувачів не з'явилося два однакових адреси.

Можливості INTERNET

Існує 7 основних шляхів використання INTERNET:

Електронна пошта. За допомогою поштових програм Outlook Express і Netscape Messenger

Відправлення і отримання файлів за допомогою FTP (File Transfer Protocol)

Читання та посилка текстів в USENET

Пошук інформації через GOPHER і WWW (World Wide Web)

Віддалене управління - запит і запуск програм на віддаленому комп'ютері.

Chat-розмова за допомогою мережі IRC і Електронної пошти

Ігри через INTERNET

Програми Outlook Express, GOPHER, Netscape Messenger, що забезпечують окремі функції INTERNET, називаються "клієнтами". Вони зручні у використанні і надають дружній інтерфейс для користувачів INTERNET. Системи WWW, FTP вимагають знання операційної системи UNIX.

Електронна пошта

Відправлення і отримання листів залишається поки що найбільш популярним видом використання INTERNET. Існує система LISTSERV, що дозволяє створювати групи користувачів із загальною груповий адресацією. Таким чином, лист, направлений на груповий адреса, буде отримано усіма членами групи. Наприклад, існує LISTSERV Netterain, що поєднує групу фахівців, які навчають користуванню INTERNET. Вони об'єдналися для того, щоб обмінятися ідеями або задати питання своїм колегам, щоб дати знати, що з ними можна зв'язатися за електронною поштою. У разі якщо відомо, що конкретна особа або компанія мають адресу в INTERNET, але сама адреса не відомий, існують способи дізнатися його за допомогою системи NETFIND.

Відправлення і отримання файлів

FTP - один з найпоширеніших протоколів передачі файлів по INTERNET. На початку це була термінальна програма з командним рядком, то зараз багато FTP-клієнти можуть похвалитися зручним інтерфейсом і купою додаткових можливостей таких як:

Підтримка докачки

Підтримка ННТР

Список черг

Читання та посилка текстів

USENET - це мережу інформаційних серверів. У Usenet близько 200.000 конференцій (це каталог, куди стікаються повідомлення на певну тему), практично на будь-яку тему відведена своя власна група. Сервера постійно обмінюються між собою інформацією, в результаті відбувається природно оновлення новин.

Пошук інформації (browsing - безладне читання)

Користувач шукає інформацію в INTERNET або з будь-якою метою, або просто оглядається навколо, щоб знати, що є в наявності. Море інформації представлено в INTERNET, так що можна витратити величезну кількість часу, просто переходячи c одного сайту на інший і визначаючи, яка інформація є в наявності. Ефект вибуху справило поява таких засобів керування пошуком інформації як GOPHER і WWW. GOPHER використовує систему меню, щоб дозволити користувачам здійснювати вибір інформації. WWW використовує метафору web - павутина, тому що ця система дозволяє вільно переміщатися всередині системи, побудованої на основі гіпертексту (НТТР).

Віддалене управління

Ця можливість дуже корисна, коли під час виконання певної роботи на маленькому комп'ютері, потрібні ресурси великих систем. Існують декілька різних типів віддаленого виконання. Деякі з них працюють на основі команд, що подаються крок за кроком. Таким чином, запит полягає в тому, щоб деяка специфічна команда або їх послідовність були виконані на деякій комп'ютері. Більш розвинені версії будуть самі вибирати систему і комп'ютер, які будуть до того моменту вільними. Існує також віддалений виклик процедури, який дозволяє програмі запускати підпрограму на іншому комп'ютері і потім використовувати результат її роботи.

Можливість розмовляти з багатьма людьми за допомогою IRC

IRC (Internet relay chat) - це зв'язка великих мереж (Efnet, Dalnet, Undernet та ін), у кожній з яких сотні chat'ов і десятки тисяч користувачів. Офіційний відлік історії IRC ведеться з 1988 року. Саме тоді фінський студент Джако, деякий час, поговоривши на Багатолінійні BBS'ках, поставив собі за мету створити щось схоже, але більш глобального масштабу. Тоді й з'явилася перша сітка IRC - Efnet.

Ігри через INTERNET

Ні для кого вже не секрет, що ігри займають значну частину життя інших людей. Грати можна проти комп'ютера (цікаво, але не дуже), проти одного супротивника (людини) за допомогою модему і можна грати проти багатьох противників за допомогою локальних мереж або INTERNET. Зараз існує багато серверів, які призначені виключно для ігор таких як: Quake, Quake II, Team Fortress, Warcraft II, Starcraft і безліч інших. Для того щоб якість гри було прийнятним необхідно забезпечити стабільну і високошвидкісний зв'язок з INTERNET.

Захоплююче подорож

INTERNET настільки великий, і повний ресурсів, що основна проблема (або задоволення), з якою стикаються користувачі, є пошук потрібних їм даних. У додаток до електронної пошти, систем FTP і USENET, тут наведено кілька корисних інструментів, які були створені спеціально для допомоги мандрівникам по "інформаційної магістралі".

WWW

Оскільки концепція павутини включає в себе основні принципи організації INTERNET'а, це гарна піч, від якої можна сьогодні танцювати в пошуках чогось нового. Щоб використовувати WWW ефективно, можна запитати використання графічного клієнта типу Internet Explorer або Netscape Communicator. Можна, звичайно, використовувати WWW у текстовому режимі (режим лінійного пошуку), але при цьому втрачається функціональність графічного режиму. Internet Explorer або Netscape Communicator є графічним призначеним для користувача інтерфейсом WWW, який дозволяє користувачеві вказувати, вибирати і здійснювати переходи в INTERNET з використанням гіпертекстових зв'язків, званих URL (Universal Resource Locators - універсальні локатори ресурсів). Велика кількість організацій, шкіл і людей створюють власні елементи WWW, так звані Home Pages (домашні сторінки), які можуть мати гіпертекстові зв'язку з інформацією, що знаходиться на тому ж комп'ютері, або яка може бути знайдена на будь-якому комп'ютері в INTERNET.

GOPHER

Інформаційна система, відома як Gopher, дозволяє користувачеві відправитися в пошуках що цікавить його інформацією, використовуючи систему меню point & click (вкажи і «Кликни»). Концепція Gopher розроблена в університеті Міннесота. Спеціальна Veronica система була розроблена для того, щоб здійснювати пошук назви документів, що зберігаються на серверах Gopher.

Gopher це розподілена служба доставки документів. Він дозволяє користувачам запитувати, шукати та отримувати інформацію, яка знаходиться в різних місцях. Інформація подається користувачеві у вигляді серій вкладених меню. Незважаючи на те, що окремі файли або навіть цілі опції меню можуть знаходитися в різних місцях, для користувача все виглядає, як якщо б це було в одному місці.

Бажаємий інформацією може бути текстовий або двійковий файл, список (прозваний телефонною книгою), зображення або звук. Крім того, Gopher дозволяє скористатися іншими інформаційними системами (WWW, WAIS, Archie, WHOIS) і послуг мережі (USENET, FTP). Gopher часто виявляється більш зручним cредcтвом навігації в директоріях FTP і читання файлів. Сервер Gopher містить необхідну інформацію для обслуговування користувачів. Крім того його зв'язок з іншими Gopher серверами створює широку мережеву кооперацію у формі глобальної Gopher мережі (Gopherspace).

Veronica

Veronica була створена для вирішення проблеми пошуку у швидко розвивається Gopher мережі. Veronica забезпечує швидкий пошук по ключах більш ніж за п'ятсот Gopher меню, чим забезпечує доступ до інформації без здійснення послідовного перебору всіх меню, пункт за пунктом. Доступ до засобів Veronica здійснюється з самих верхніх рівнів Gopher меню, так що не потрібно відкривати нових програм або здійснювати додатковий зв'язку. Реалізовано два методи пошуку: метод простого логічного пошуку і метод логічного пошуку за фрагментами. Пошук по будь-якому метод супроводжується підказками для користувача. Пошук здійснюється тільки за каталогами і меню. Повнотекстовий пошук в Gopher мережі відсутня. Пошук через систему Veronica є незалежним від типу інформації, що зберігається під заголовками, що використовуються для пошуку.

. Електронна пошта

Для того щоб мати можливість обмінюватися листами по електронній пошті, користувач повинен стати клієнтом однієї з комп'ютерних мереж. Також як і в телефонних мережах, клієнти комп'ютерних мереж називаються абонентами.

Для кожного абонента на одному з мережних комп'ютерів виділяється область пам'яті -- електронну поштову скриньку. Доступ до цієї області пам'яті здійснюється за адресою, що повідомляється абонентові, і паролем, який абонент вигадує сам. Пароль відомий тільки абонентові й мережному комп'ютеру. Ставши абонентом комп'ютерної мережі й одержавши адресу своєї поштової скриньки, користувач може повідомити його друзям, знайомим. Кожен абонент електронної пошти може через свій комп?? ютер і модем послати лист будь-якому іншому абоненту вказавши в посланні його поштову адресу. Але зробити це можна, тільки повідомивши комп'ютерній мережі свій поштову адресу і пароль (як доказ того, що це дійсно абонент).

Всі листи, що надходять на деякий поштову адресу, записуються у виділену для нього область пам'яті мережного комп'ютера. Мережний комп'ютер, що містить поштові ящики абонентів носить назву хост комп'ютера (від host - господар). Існують два основних типи електронної пошти. Перший спосіб, називається off-line (поза лінії, поза зв'язком, вимовляється: офлайн), полягає в тому, що при кожному сеансі зв'язку комп'ютера абонента з мережним комп'ютером відбувається обмін листами в автоматичному режимі: всі заздалегідь підготовлені листи абонента передаються на мережний комп'ютер, а всі листи, що прийшли на адресу абонента, передаються на його комп'ютер. Назва off-line підкреслює той факт, що сам процес ознайомлення з листами і їх читання відбувається, коли зв'язок із мережним комп'ютером вже припинена.

Другий спосіб, названий, природно, on-line (на лінії, на зв'язку, вимовляється: онлайн), полягає в тому, що абонент під час сеансу зв'язку зі свого комп'ютера отримує можливість звернутися до вмісту своєї поштової скриньки, переглянути його і прочитати листи. Деякі листи можна видалити не читаючи, на інші листи можна відразу дати відповідь, скориставшись клавіатурою свого комп'ютера. Можна також послати всі заготовлені заздалегідь листи, які є нічим іншим як текстовими файлами. В режимі on-line абонент не користується автоматичним режимом, а відсилає всі листи сам, вказуючи їхні адреси і задаючи відповідну команду мережному комп'ютеру.

Один комп'ютер може обслуговувати кількох абонентів. У випадку використання on-line мережі, кожен абонент здійснює зв'язок із комп'ютерною мережею і виконує необхідні маніпуляції для одержання або відправлення інформації у відповідності зі своїми завданнями під час сеансу зв'язку.

Для абонентів мережі off-line існує можливість мати окрему поштову скриньку на одному комп'ютері. Кожен абонент користується тільки своєю поштовою скринькою, а розсилання та отримання листів, зв'язок з телеконференції та звернення до баз даних для всіх абонентів, що користуються комп'ютером, здійснюються автоматично в момент сеансу зв'язку з комп'ютерною мережею. Така складна організація обміну інформацією з використанням одного комп'ютера призводить до необхідності виділення спеціального адміністратора для координації всього обміну інформацією, здійснення сеансів, зв'язку та виявлення заблукалих листів.

Адресація

Адреса електронної пошти, так само як і звичайний поштова адреса повинна містити всю необхідну інформацію для того, щоб лист дійшов до адресата з будь-якої частини земної кулі. Точно так само, як і поштова, електронна адреса складається з двох частин:

розділ "Куди" - містить вказівку на хост комп'ютер;

розділ "Кому" - містить облікове ім'я абонента.

У різних системах використовуються різні способи представлення адреси. Наприклад, в системі INTERNET і сумісних з нею розділи "Кому" і "Куди" розділені знаком "@", причому ліворуч вказується "Кому". Наприклад,

[email protected],

де user -- облікове ім'я абонента, а adonis.iasnet.ru - ім'я хост комп'ютера (adonis) і вказівку, як його знайти. Розділ "Куди" має ієрархічну структуру. Рівні ієрархії називаються доменами (domain - володіння, сфера діяльності) і розділені крапками. Кількість доменів в адресі, взагалі кажучи, не обмежена. Самий правий домен являє собою домен верхнього рівня. В даному випадку, ru - код Росії. Для всіх країн існують дволітерні коди. Наприклад:

au - Австралія,

br - Бразилія,

by - Білорусь,

ca - Канада,

cn - Китай,

de - Німеччина,

jp - Японія,

ua - Україна,

uk -- Великобританія,

us - США.

Домен верхнього рівня не обов'язково є кодом країни. Нижче наведені приклади кількох доменів верхнього рівня, використовуваних у США:

COM -- комерційні організації та бізнес;

EDU -- освітні установи;

NET -- структурні організації системи;

ORG -- неприбуткові організації;

INT - міжнародний домен.

Домен другу рівня дає уточнення для пошуку хост комп'ютера. Це може бути код міста або регіону, у США - штату. У нашому випадку домен другого рівня вказує на комп'ютерну мережу Інституту Автоматизованих систем (iasnet).

Конверт

Для того щоб написане вами лист дійшло до адресата, треба помістити його в конверт, написати адресу і відправити поштою. Адресат, одержавши лист, крім свого адреси знайде на конверті деякі додаткові дані, які можуть виявитися корисними.

Якщо на конверті вказано зворотну адресу, то він може виявитися єдиною можливістю для забезпечення відправлення відповіді. Штемпелі поштових відділень покажуть дати проходження листа через ці установи.

За аналогією з конвертом кожен лист, що приходить по електронній пошті забезпечено "шапкою", що має той же зміст. Залежно від того, яка телекомунікаційна система використовується, структура адреси може виглядати по-різному.

Структура електронного послання в системі INTERNET виглядає наступним чином:

From: User Name

Date: 2, November 1998 14:25

To: user1 @ adonis . iasnet.ru

Cc: [email protected]

Bcc: [email protected]

Subject: Hello

Перший рядок повідомляє адресу й ім'я відправника. Рядок, що починається з Date, містить дату і час, коли послання було надіслано. Далі вказується адреса одержувача. У рядку що починається з Сс вказує адреса, якому надсилається копія листа. У наступному ж рядку вказується адреса користувача, якому оправляється, невидима для адресата, копія листа. Таких рядків може бути кілька або не бути жодної. У наступному рядку вказується зміст листа, його заголовок (іноді так робиться і з звичайними листами, наприклад у випадку, коли організація вимагає позначати що направляються в неї листа, деяким коротким повідомленням, наприклад, "На конкурс"). У передостанньому рядку вказується ідентифікатор послання, його унікальний номер. Якщо цей лист надіслано у відповідь на якийсь інший лист, то номер цього вихідного листа вказується в останньому рядку. Для первісних, ініціативних листів цей рядок відсутній.

Однак точний порядок рядків шапки послання може змінюватися від системи до системи. Крім того, в шапку можуть додаватися додаткові рядки, наприклад, Importance - важливість послання. Вказаний у прикладі склад шапки послання є обов'язковим, так як всі його компоненти істотні для правильної доставки послання.

Список літератури

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://www.ed.vseved.ru/