Тема 1. ИСТОРИЯ И ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ ГЛОБАЛЬНЫХ КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ
1. История развития глобальных сетей
2. Технологическая основа Интернет
1. История развития глобальных сетей
Как и множество других технологических изобретений, глобальные компьютерные сети вышли из недр исследовательских проектов сугубо военного назначения. Запуск в Советском Союзе первого искусственного спутника Земли в 1957 году ознаменовал начало технологического соревнования между СССР и США. В 1958 году для проведения и координации научно-исследовательской деятельности в военной области при Министерстве обороны США было выделено специальное Агентство Передовых Исследовательских Проектов (Advanced Research Projects Agency – ARPA). В его ведении, в частности, находились и работы по обеспечению безопасности связи и коммуникации в случае начала ядерной войны. Такая система передачи данных должна была обладать максимальной устойчивостью к повреждениям и быть способной функционировать даже при полном выведении из строя большинства своих звеньев.
В 1967 году для создания сети передачи данных было решено использовать разбросанные по всей стране компьютеры ARPA, соединив их обычными телефонными проводами. Работы по созданию первой глобальной компьютерной сети, получившей название ARPANet, велись быстрыми темпами и уже к 1968 году появились ее узлы, первый из которых был построен в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе (University of California in Los-Angeles, UCLA), второй – в Стенфордском исследовательском институте (Stanford Research Institute, SRI). В сентябре 1969 года состоялась передача первого компьютерного сообщения между этими центрами, что фактически ознаменовало рождение сети ARPANet. К декабрю 1969 г. ARPANet насчитывала 4 узла, в июле 1970 г. – восемь, а в сентябре 1971 г. уже 15 узлов. В 1971 году программистом Рэем Томлисоном (Ray Tomlison) разработана система электронной почты, в частности, в адресации впервые использован значок @ («коммерческая эт»). В 1974 году было открыто первое коммерческое приложение ARPANet – Telnet, обеспечивающее доступ к удаленным компьютерам в режиме терминала.
К 1977 году Сеть объединяла уже десятки научных и военных организаций, как в США, так и в Европе, а для связи использовались уже не только телефонные, но также спутниковые и радиоканалы. 1 января 1983 года было ознаменовано принятием единых Протоколов Обмена Данными – TCP/IP (Transfer Control Protocol / Internet Protocol).
Рис. 1- Схема узлов и каналов связи сети ARPANet в 1980 году.
Выдающееся значение этих протоколов заключалось в том, что с их помощью разнородные сети получили возможность производить обмен данными друг с другом. Именно этот день фактически явялется днем рождения Интернет, как сети, объединяющей глобальные компьютерные сети. Не даром одним из наиболее емких и точных определений Интернет является «сеть сетей».
В 1986 году Национальным Фондом Науки США (The National Science Foundation – NSF) была запущена в эксплуатацию NSFNet, связавшая компьютерные центры по всем Соединенным Штатам с «суперкомпьютерами». NSFNet изначально базировалась на TCP/IP, то есть была открыта для включения новых сетей, но первоначально была доступна лишь для зарегистрированных пользователей, в основном, университетов. Вся военная часть выделилась в MILNet, которая отошла исключительно в ведение американских военных организаций. NSFNet являлась высокоскоростной компьютерной сетью, базирующейся на суперкомпьютерах, соединенных оптоволоконными кабелями, радио- и спутниковой связью. До 1995 года она составляла основу Интернет в Соединенных Штатах – была «хребтом» (backbone) американской части глобальных компьютерных сетей (у других стран имелись собственные «хребты»). В 1996 году NSFNet была приватизирована, а научным организациям было предписано договариваться о доступе к информационным магистралям с коммерческими Интернет-провайдерами. В академических кругах это решение признано ошибочным, и практически с того же года ведутся эксперименты по воссозданию некоммерческой сети научных и образовательных учреждений, под условным названием Интернет-2.
Рис. 2 – Компьютерная сеть NSFNet в середине 90-х годов
Мощное сочетание спутниковых и оптико-волоконных каналов позволило создать в США единое цифровое пространство.
До середины 1990 годов Интернет был доступен относительно узкому академическому сообществу, а его наполнение не отличалось богатством и разнообразием. Обмен электронными письмами, общение в группах новостей по интересам с помощью текстовых сообщений, доступ к ограниченному числу серверов по telnet и получение файлов по FTP (File Transfer Protocol – Протокол Передачи Файлов) были уделом энтузиастов до 1991 года, когда появился Gopher, приложение, впервые позволившее свободно перемещаться по глобальным сетям без предварительного знания адресов необходимых серверов. Поначалу не привлекло особого внимания и объявление о разработке нового приложения – Всемирной паутины (World Wide Web – WWW), сделанного в 1991 году в Европейском центре ядерных исследований (European Center for Nuclear Research, CERN). Созданный специалистом CERN Тимом Бернерсом-Ли (Tim Berners-Lee) Протокол Передачи Гипертекста (HyperText Transmission Protocol – http) предназначался для обмена информацией среди физиков, трудившихся в удаленных друг от друга лабораториях. Однако в 1992-93 годах WWW еще по-прежнему представлял собой черно-белый текстовой ресурс. Ситуация значительно изменилась в 1993 году, после того как в Национальном центре суперкомпьютерных приложений (National Center for Supercomputing Applications, NCSA) был создан первый графический интерфейс к World Wide Web – браузер Mosaic. Mosaic оказался настолько популярен, что один из разработчиков программы Марк Андриссен (Mark Andreessen) основал компанию Netscape, занявшуюся разработкой аналога Mosaic – браузера Netscape Navigator.
Повсеместное использование Интернет широкими массами пользователей фактически началось в 1994 году с созданием нового браузера – Netscape Navigator. Его появление не только упростило доступ к информации Всемирной паутины, но, главное, позволило размещать в виртуальной вселенной практически все виды данных. На смену текстовым черно-белым приложениям пришла многокрасочная среда, наполненная графикой, анимацией, аудио- и видеоданными. Такая среда сразу же привлекла большее число пользователей, что в свою очередь стимулировало еще большее число организаций и частных граждан размещать в Сети свои данные. Получилась своеобразная замкнутая спираль, каждый последующий виток которой значительно превышает предшествующий.
Этот процесс продолжается и поныне, захватывая все новые и новые страны. Еще в июле 2002 года Сеть насчитывала более 172 миллионов хостов (компьютеров, имеющих оригинальный IP-адрес), а число пользователей равнялось 689 миллионам человек, из более чем 170 стран мира, что составляло на тот момент 9 % населения Земли. По данным компании Nua.com рубеж в 1 миллиард был преодолен в 2005 году.
2. Технологическая основа Интернет
С технической точки зрения, Интернет сегодня представляет собой миллионы находящихся в разных частях планеты компьютеров, которые связаны друг с другом волоконно-оптическими, спутниковыми или телефонными каналами. У Сети нет единого центра и единой администрации. Общую координацию его деятельности осуществляют международные организации, членами которых являются наиболее авторитетные эксперты из разных стран. Так, например, Internet Research Task Force занимается проблемами развития семейства протоколов TCP/IP, Internet Engineering Task Force – проблемами новых стандартов и протоколов, Internet Corporation for Assigned Names and Numbers – распределением адресного пространства в глобальном масштабе. Ключевые вопросы, представляющие всеобщий интерес для пользователей Интернет, вначале обсуждаются высококвалифицированными экспертами, а затем, в случае одобрения, принимаются сообща руководством наиболее авторитетных сетей. Остальные вправе присоединиться к новшествам или проигнорировать их, оказавшись, таким образом, в изоляции.
В основе передачи данных в глобальных сетях лежит технология коммутации пакетов . Каждый передаваемый файл разбивается на небольшие порции, которые помещаются в пакет, содержащий адреса как отправляющего, так и принимающего компьютера. Пакеты путешествуют по сети самостоятельно, что фактически исключает возможность их безвозвратной утраты: при потере одного пакета он может быть легко переслан повторно. Поскольку каждый пакетик пересылается независимо от других и вперемешку с тысячами подобных, по одному телефонному кабелю одновременно могут работать большое число пользователей, совершенно не замечая этого. Это, помимо прочего, обеспечивает и относительную дешевизну передачи данных по Интернет, например, стоимость посылки электронного письма ничтожна по сравнению со стоимостью пересылки по факсу сообщения равного объема.
Глобальные компьютерные сети изначально разрабатывались таким образом, чтобы выход из строя их отдельных участков не приводил к полной остановке всей системы. По этой причине изначально была выбрана идеология, согласно которой все узлы Сети имели равные права относительно друг друга. Отсутствие «главных» компьютеров делает всю систему устойчивой, так как вывод из строя подобных центров мог бы привести к разрушению всей сети.
Устойчивость работы достигается за счет системы маршрутизации, которая лежит в основе управления потоками данных в глобальных сетях. Эта система в автоматизированном режиме регулирует пересылку потоков пакетов с компьютера на компьютер по указанным адресам.
Ее основными элементами являются маршрутизаторы, которые, располагаясь на узлах Сети, содержат постоянно актуализируемую информацию о текущем состоянии компьютеров сетевого окружения и каналов связи. Опираясь на таблицы маршрутизации, потоки данных направляются к цели оптимальными на данный момент путями в обход временно поврежденных участков. Именно эта технология обеспечивает высокую устойчивость глобальной сети, в которой отдельные узлы и линии связи могут выйти из строя, но вся сеть при этом не теряет своей работоспособности, автоматически осуществляя доставку данных в обход поврежденных участков.
Каждая входящая в Интернет сеть самостоятельно заботится о решении своих технологических, организационных и финансовых проблем. В их собственности или аренде находится все необходимое для передачи данных: каналы связи, мощные сервера и маршрутизаторы, осуществляющие регулирование информационных потоков.
Бюджет сетей формируется за счет платы, взимаемой с конечных пользователей, которыми являются как целые организации, так и отдельные граждане. Конечный пользователь, оформивший контракт с определенным поставщиком доступа в Интернет (Internet Service Provider – ISP) в каждом случае соединяется только с местной сетью, предоставляемой провайдером. Все остальное – дело аппаратного и программного обеспечения, обеспечивающего беспрепятственное путешествие по виртуальному миру: для клиента любые переходы от сети к сети становятся абсолютно прозрачными. Финансовые взаиморасчеты между самими сетями практически полностью повторяют отношения между почтовыми ведомствами разных стран: получая плату с одного клиента в одной стране, почтовые службы производят взаимные расчеты, исходя из объемов переданной друг другу корреспонденции.
Введем определение компьютерной сети:
Сеть представляет собой совокупность компьютеров, объединенных средствами передачи данных. Средства передачи данных в общем случае могут состоять из следующих элементов: связных компьютеров, каналов связи (спутниковых, телефонных, цифровых, волоконно-оптических, радио- и других), коммутирующей аппаратуры, ретрансляторов, различного рода преобразователей сигналов и других элементов и устройств.
Архитектура сети ЭВМ определяет принципы построения и функционирования аппаратного и программного обеспечения элементов сети.
Современные сети можно классифицировать по различным признакам: по удаленности компьютеров, топологии, назначению, перечню предоставляемых услуг, принципам управления (централизованные и децентрализованные), методам коммутации (без коммутации, телефонная коммутация, коммутация цепей, сообщений, пакетов и дейтаграмм и т. д.), видам среды передачи и т. д.
Интернет - это объединение множества подсетей, обеспечивающее распространение информационных потоков по всему земному шару. Интернет, называемый также глобальной сетью, имеет в своем составе десятки миллионов узловых компьютеров, обслуживающих сотни миллионов пользователей.
Internet – этo глoбaльнaя кoмпьютepнaя ceть. Бoлee фopмaльнo этo зaфикcиpoвaнo в oпpeдeлeнии Internet, кoтopoe былo дaнo Фeдepaльным coвeтoм пo инфopмaциoнным ceтям (Federal Networking Council) 24 oктябpя 1995 г.: «Internet – глoбaльнaя инфopмaциoннaя cиcтeмa, чacти кoтopoй лoгичecки взaимocвязaны дpyг c дpyгoм пocpeдcтвoм yникaльнoгo aдpecнoгo пpocтpaнcтвa, ocнoвaннoгo нa пpoтoкoлe Internet Protocol (IP) или eгo пocлeдyющиx pacшиpeнияx, cпocoбнaя пoддepживaть cвязь c иcпoльзoвaниeм кoмплeкca пpoтoкoлoв Transmission Control Protocol / Internet Protocol (TCP/ IP), иx пocлeдyющиx pacшиpeний или дpyгиx IP-coвмecтимыx пpoтoкoлoв, и кoтopaя oбecпeчивaeт, иcпoльзyeт или дeлaeт дocтyпным, пyбличнo или чacтным oбpaзoм, кoммyникaциoнный cepвиc выcoкoгo ypoвня».
Дpyгими cлoвaми, Internet – этo взaимocвязь ceтeй, бaзиpyющиxcя нa eдинoм кoммyникaциoннoм пpoтoкoлe – TCP/IP.
Еcли нa Internet cмoтpeть c тoчки зpeния пoльзoвaтeля, тo oн пpeдcтaнeт кaк глoбaльнoe cpeдcтвo oбмeнa инфopмaциeй, кaк нeкaя «инфopмaциoннaя cyпepмaгиcтpaль». Онa, c oднoй cтopoны, дaeт пoльзoвaтeлям вoзмoжнocть oбщaтьcя мeждy coбoй, coздaвaть виpтyaльныe cooбщecтвa, a c дpyгoй – иcпoльзoвaть нaxoдящyюcя в Internet инфopмaцию или пpeдcтaвлять ee дpyгим. Сeгoдня в дoпoлнeниe к этим oпpeдeлeниям мoжнo дoбaвить нoвoe: Internet – мoщный и пepcпeктивный инcтpyмeнт бизнeca.
Вceм этим oпpeдeлeниям Internet oбязaн cвoим cocтaвным чacтям, кaждaя из кoтopыx выпoлняeт pяд фyнкций, нeoбxoдимыx, чтoбы кoнeчный пoльзoвaтeль мoг бeз ocoбoгo тpyдa и глyбoкoгo знaния пpимeняeмыx тexнoлoгий пoлyчить дocтyп кo вceм вoзмoжнocтям этoгo пpeкpacнoгo cpeдcтвa.
В сетях обычно выделяется один или несколько компьютеров, предназначенных для обслуживания других компьютеров сети. Такие компьютеры называются сетевыми серверами (от слова serve - обслуживать, снабжать). Чтобы сервер выполнял свои функции, на нем должно быть установлено программное обеспечение сервера. Как правило, в качестве сервера выбирают компьютер с более высокой производительностью, большими объемами оперативной памяти и жестких дисков. Основными задачами серверов являются хранение данных и обработка запросов.
Остальные компьютеры сети (кроме серверов) называются рабочими станциями. Рабочие станции могут не иметь жестких дисков и вообще дисководов. Первичная загрузка таких рабочих станций производится по локальной сети. Однако в большинстве случаев в качестве рабочих станций используются полноценные компьютеры, которые могут работать как в сети, так и в автономном режиме (отключенными от сети). В сетях с сервером рабочие станции выступают как клиенты сети, поэтому о таких сетях говорят, что это сети типа клиент-сервер.
Оператор рабочей станции (клиент) имеет доступ к определенным ресурсам сервера. Посылая запрос на сервер,он получает отклик. Таким образом, клиент может пользоваться программами и данными, хранящимися на сервере, может выполнять печать на сетевых принтерах, работать с базами данных и т. д.
Чтобы компьютерная сеть могла работать, недостаточно одного оборудования и линий связи. Необходимо еще соответствующее программное обеспечение, которое «заставит» сеть функционировать нужным образом. Прежде всего, на каждом компьютере, входящем в сеть, должна быть установлена операционная система. Все современные ОС (например, Windows , UNIX ) поддерживают работу в компьютерной сети.
Как компьютеры, обменивающиеся сообщениями, понимают друг друга? Это возможно благодаря тому, что они используют один и тот же «язык», называемый протоколом.
Протокол - это совокупность стандартов для обмена информацией между устройствами. При работе в сети протокол определяет схему передачи данных и порядок взаимодействия компьютеров. На каждом из компьютеров может быть установлено различное программное обеспечение, однако они должны поддерживать один протокол обмена данными.
Основным языком компьютеров, подключенных к Интернету, является транспортный протокол ТСР/1Р. Этот протокол принят всеми участниками Интернета и поддерживается практически всеми производителями сетевого оборудования.
Интернет составляют сети различного масштаба и пропускной способности.
Основные компьютеры Интернета, представляющие так называемый «хребет» глобальной сети, соединяются мощными дорогостоящими каналами связи с гигантской скоростью передачи данных.
Компьютеры пользователей подсоединяются к телефонным линиям через специальные устройства - модемы. Относительно модемов пока только скажем, что они обеспечивают сопряжение компьютеров с линиями связи.
Модемы в одном направлении выполняют кодировку сигналов компьютера перед посылкой их в сеть, а в другом направлении осуществляют декодировку сигналов, полученных из сети.
Связующими звеньями между клиентами и Интернетом выступают организации или частные лица, называемые ISP ( Internet Servece Provider - поставщик услуг Интернета), или провайдеры . Сервер провайдера имеет несколько модемных входов, к которым могут подключаться пользователи для доступа в Интернет.
Провайдер предоставляет пользователям, как правило, следующие услуги Интернета:
- доступ к информационным ресурсам Интернета;
- адрес электронной почты;
- выделение необходимого пространства на своем узле для W еЬ-сайта абонента.
Возможны также дополнительные услуги, например, регистрация индивидуального домена пользователя, предоставление выделенной линии связи и др.
В настоящее время благодаря постоянному развитию Интернета пользователь может выбрать провайдера с интересующим его спектром услуг.
Провайдер сообщит также имя почтового сервера для обработки электронной почты. Многие провайдеры предоставляют бесплатное гостевое подключение для получения информации о своих услугах и для пополнения суммы на счету пользователя. С этой целью провайдер сообщает адрес своего сервера, имя (1о gin ) и пароль (ра sswoard ) для гостевого подключения.
Главное отличие сети Интернет от других сетей заключается именно в ее протоколах TCP/IP, охватывающих целое семейство протоколов взаимодействия между компьютерами сети. TCP/IP - это технология сети Интернет. Протокол TCP/IP состоит из двух частей - IP и TCP.
Протокол IP (Internet Protocol - межсетевой протокол) реализует распространение информации в IP-сети. Он обеспечивает доставку пакетов, его основная задача - маршрутизация пакетов.
Высокоуровневый протокол TCP (Transmission Control Protocol - протокол управления передачей) - это протокол с установлением логического соединения между отправителем и получателем. Он обеспечивает сеансовую связь между двумя узлами с гарантированной доставкой информации, осуществляет контроль целостности передаваемой информации, сохраняет порядок потока пакетов.
Будучи базовым протоколом TCP/IP имеет неоспоримые преимущества: открытость, масштабируемость, универсальность и простота использования, но у этого семейства протоколов есть и недостатки: проблема защиты информации, неупорядоченность передачи пакетов и невозможность отследить маршрут их продвижения, объем адресного пространства.
Hазрабатываются новые версии протоколов, которые должны решить эти недостатки.
Таким образом, с информационной точки зрения, Интернет - это совокупность миллионов информационных центров, называемых web-сайтами, содержащих терабайты разнообразной информации и тесно связанные множеством взаимосвязей.
С социальной и экономической точки зрения, Интернет - это единая среда общения, коммуникаций, развлечения и ведения бизнеса.
С технической точки зрения Интернет - это совокупность десятков тысяч независимых сетей и миллионов компьютеров.
Определение Интернета, данное Федеральным Советом по информационным сетям (Federal Networking Council), гласит: «Интернет - глобальная информационная система, части которой логически взаимосвязаны друг с другом посредством уникального адресного пространства, основанного на протоколе IP (Inetrnet Protocol) или его последующих расширениях, способная поддерживать связь посредством комплекса протоколов TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol), их последующих расширений или других совместимых с IP протоколов, и публично или частным образом обеспечивающая, использующая или делающая доступной коммуникационную службу высокого уровня ». Другими словами, Интернет можно определить как взаимосвязь сетей, базирующуюся на едином коммуникационном протоколе - TCP/IP.
Интернет - это сложное техническое образование, обладающее свойством самоорганизации и саморегуляции, высокой устойчивости в техническом, экономическом, социальном и политическом смысле. Сегодня невозможно указать какой-то сектор Сети, при выходе которого из строя (по любой причине) нарушилось бы функционирование Интернета в целом и его дальнейшее саморазвитие.
Рассказав об этом, предложите ученикам представить, что у абонентов вместо телефонных аппаратов установлены персональные компьютеры; вместо коммутаторов - мощные компьютерные узлы и по такой сети циркулирует самая разнообразная информация: от текстовой до видео и звука. Это и есть, современна» мировая система глобальных компьютерных сетей.
Первая глобальная компьютерная сеть начала действовать 1969 г. в США, она называлась ARPANET и объединяла в себе всего 4 удаленных компьютера. Примером современной сети научно-образовательного назначения является BITNET. Она охватывает 35 стран Европы, Азии и Америки, объединяет более 800 университетов, колледжей, научных центров. Крупнейшей российской сетью является RELCOM, созданная в 1990 г, RELCOM входит в европейское объединение сетей EUNET, которая, в свою очередь, является участником гигантского мирового сообщества INTERNET. Такая иерархичность характерна для организации глобальных сетей.
На рис. 12.3 представлена характерная архитектура глобальной сети. Сеть состоит из узловых хост-компьютеров (У1, У2, ...), ПК абонентов сети (All, All, ...), линии связи. Обычно узел сети содержит не один, а множество компьютеров. Функции серверов различных сетевых услуг могут выполнять разные компьютеры.
Хост-компьютеры постоянно находятся во включенном состоянии, постоянно готовы к приему-передаче информации. В таком случае говорят, что они работают в режиме on-line. Компьютеры абонентов выходят на связь с сетью (в режим on-line) лишь на определенное время - сеанс связи. Переслав и получив необходимую информацию, абонент может отключиться от сети и далее работать с полученной информацией автономно - в режиме off-line. Маршрут передачи информации пользователю обычно неизвестен. Он может быть уверен лишь в том, что информация проходит через узел подключения и доходит до пункта назначения. Маршрутизацией передаваемых данных занимаются системные средства сети. В разных сеансах связь с одним и тем же корреспондентом может проходить по разным маршрутам.
Шлюзом называют компьютер, организующий связь данной сети с другими глобальными сетями.
^ Информационные услуги глобальных сетей. Электронная почта. g истории глобальных сетей электронная почта (e-mail) появилась как самая первая информационная услуга. Эта услуга остается основной и важнейшей в компьютерных телекоммуникациях. Можно сказать, что происходит процесс вытеснения традиционной бумажной почты электронной почтой. Преимущества последней очевидны: прежде всего, это высокая скорость доставки корреспонденции (минуты, редко - часы), сравнительная дешевизна. Уже сейчас огромные объемы деловой и личной переписки идут через e-mail. Электронная почта в сочетании с факсимильной связью обеспечивают абсолютное большинство потребностей в передаче писем и документов.
Для того чтобы абонент мог воспользоваться услугами электронной почты, он должен:
иметь аппаратное подключение своего персонального компьютера к почтовому серверу узла компьютерной сети;
иметь на этом сервере свой почтовый ящик и пароль для обращения к нему;
иметь личный электронный адрес;
иметь на своем компьютере клиент-программу электронной почты (мэйлер).
Подготовка электронного письма производится пользователем в режиме off-line - отключения от сети. С помощью почтовой клиент-программы он формирует текст письма, указывает адрес получателя, вкладывает в письмо различные приложения. Затем Пользователь переходит в режим on-line, т.е. соединяется с почтовым сервером и отдает команду «доставить почту». Подготовленная корреспонденция передается на сервер, а поступившая на адрес Пользователя переносится с сервера на его ПК. При этом полуденные письма удаляются из почтового ящика, а переданные заносятся в него. Почтовый сервер периодически просматривает ящики абонентов и, обнаружив там исходящую корреспонденцию, организует ее отравление.
На примере электронной почты хорошо иллюстрируется суть технологии клиент-сервер, принятой в современных сетях. Эта технология основана на разделении функций программного обеспечения, обслуживающего каждую информационную услугу, между компьютером клиента и сервером. Соответствующее ПО называется клиент-программой и сервер-программой (часто говорят короче: клиент и сервер). Популярными клиент-программами электронной почты являются: MAIL для MS-DOS и Outlook Express для Windows.
В начальный период развития электронной почты передаваемая корреспонденция могла иметь только текстовый формат. Данные другого формата (двоичные файлы) перекодировались в текстовый формат с помощью специальной программы-перекодировщика UUDECOD. Сейчас в Internet используется стандарт MIME, позволяющий без такого перекодирования передавать в теле электронного письма самую разнообразную информацию. Согласно этому стандарту передающая машина помещает в заголовке электронного письма описания типов информационных единиц, составляющих письмо. Машина-получатель по этим описаниям правильно интерпретирует полученную информацию. Теперь в электронном письме, помимо текста, можно помещать графические образы (тип image), аудио-информацию (audio), видеофильмы (video), любые приложения (application).
Наряду с электронной почтой в глобальных сетях существуют и другие виды информационных услуг для пользователей.
Telnet. Эта услуга позволяет пользователю работать в режиме терминала удаленного компьютера, т. е. использовать установленные на нем программы так же, как программы на собственном компьютере.
FTP. Так называется сетевой протокол и программы, которые обслуживают работу с каталогами и файлами удаленной машины. Клиент FTP имеет возможность просматривать каталоги FTP-серверов, копировать интересующие его файлы.
Archie. Так называются специальные серверы, выполняющие роль поисковых программ в системе FTP-серверов. Они помогают быстро найти нужные вам файлы.
Gopher. Система поиска и извлечения информации из сети с развитыми средствами многоуровневых меню, справочных книг, индексных ссылок и пр.
^ WAIS. Сетевая информационно-поисковая система, основанная на распределенных базах данных и библиотеках.
Usenet. Система телеконференций. Другое название - группы новостей. Обслуживает подписчиков определенных тематических конференций, рассылая им материалы по электронной почте.
^ Аппаратные средства сетей. Хост-компьютеры (серверы). Хост-компьютер имеет собственный уникальный адрес в сети и выполняет роль узловой машины, обслуживающей абонентов. В качестве хост-компьютеров используются разные типы машин: от мощных ПК до мини-ЭВМ и даже мэйнфреймов (больших ЭВМ). Основные требования - высокоскоростной процессор и большой объем дисковой памяти (десятки и сотни Гбайт). На хост-компьютерах в сети Internet используется операционная система Unix. Все сервер-программы, обслуживающие приложения, работают под управлением Unix.
Из того, о чем уже говорилось выше, следует, что понятие «сервер» носит программно-аппаратный смысл. Например, хост-компьютер, на котором в данный момент работает сервер-программа электронной почты, выполняет роль почтового сервера. Если на этой же машине начинает работать сервер-программа WWW, то она становится Web-сервером. Часто функции серверов различных услуг разделены на узле сети между разными компьютерами.
^ Линии связи. Основные типы линий связи между компьютерами сети: телефонные линии, электрические кабели, оптоволоконный кабель и радиосвязь. Главными параметрами линий связи являются пропускная способность (максимальная скорость передачи информации), помехоустойчивость, стоимость. По параметру стоимости самыми дорогими являются оптоволоконные линии, самыми дешевыми - телефонные. Однако с уменьшением цены уменьшается и качество работы линии. В табл. 12.1 даны сравнительные характеристики линий по параметрам скорости и помехоустойчивости.
Таблица 12.1
Характеристики линий связи
| Тип связи | Скорость, Мбит/с | Помехоустойчивость |
| Витая пара проводов | 10 -100 | Низкая |
| Коаксиальный кабель | До 10 | Высокая |
| Телефонная линия | 1 -2 | Низкая |
| Оптоволоконный кабель | 10 -200 | Абсолютная |
Чаще всего для связи между хост-компьютерами используются выделенные телефонные линии или радиосвязь. Если узлы сети Расположены сравнительно недалеко друг от друга (в пределах города), то связь между ними может быть организована по кабельным линиям - электрическим или оптоволоконным. В последнее время в сети Internet активно используется спутниковая радиосвязь.
Обычно абоненты (клиенты) подключаются к узлу своего провайдера через телефонную линию. Все чаще для этих целей начинает применяться радиосвязь.
Для передачи информации по каналам связи необходимо преобразовывать ее из той формы, в которой она существует в компьютере, в сигналы, передаваемые по линиям связи. Такие преобразования осуществляют специальные устройства, которые называются сетевыми адаптерами. Существуют адаптеры для кабельной, для оптоволоконной связи. Адаптер вставляется в свободное гнездо материнской платы и соединяется кабелем с адаптером другого компьютера. Так обычно делается в локальных сетях.
В глобальных сетях, связанных по телефонным линиям, в качестве устройства сопряжения используются модемы. Назначение модема состоит в преобразовании информации из двоичного компьютерного кода в телефонный сигнал и обратно. Помимо этого, модем выполняет еще ряд функций. Например, модем клиента сети должен дозваниваться до узла, к которому он подключается.
Основной характеристикой модема является предельная скорость передачи данных. В настоящее время она колеблется от 1200 бит/с до 112 000 бит/с. Однако реальная скорость зависит не только от модема, но и от качества телефонных линий. В российских городских сетях приемлемая скорость передачи невелика и составляет 2400-14400 бит/с. В будущем, когда произойдет полный переход телефонных линий на цифровую связь, потребность в использовании модемов исчезнет.
Интернет. На вопрос, что такое Интернет, в литературе можно прочитать разные варианты ответов. Чаще всего на этот вопрос отвечают так: Интернет - это суперсеть, охватывающая весь мир, представляющая из себя совокупность многих (более 2000) сетей, поддерживающих единый протокол TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol).
Протокол - это стандарт на представление, преобразование и пересылку информации в компьютерной сети. Образно можно сказать так: протокол - это определенный сетевой язык. Пока различные глобальные сети работали автономно, они «разговаривали на разных языках». Для их объединения понадобилось придумать общий язык (своеобразный сетевой эсперанто), которым стал протокол TCP/IP. Этот протокол поддерживается как программными, так и аппаратными средствами сети. Сводится он к стандартизации следующих процедур:
разбиение передаваемых данных на пакеты (части);
адресация пакетов и передача их по определенным маршрутам в пункт назначения;
сборка пакетов в форму исходных данных.
На базе протокола TCP/IP реализованы другие прикладные протоколы Интернет, составляющие основу сервиса в сети.
Основой Интернет является система так называемых IР-адресов. Каждый хост-компьютер, включенный в Интернет, получает уникальный в рамках всей сети адрес. IP-адрес - это последовательность из четырех целых десятичных чисел, разделенных точками. Например: 195.205.31.47. Поскольку Интернет - это сеть сетей, то первое число определяет сеть, к которой принадлежит компьютер, следующие числа уточняют координаты компьютера в этой сети.
Цифровая адресация является «внутренним делом» системы. Для пользователей она неудобна. Поэтому для пользователей используется буквенная форма записи адресов - доменные адреса. Домены - это символьные имена, разделяемые точками. Пример доменного адреса: www.psu.ru. Адрес читается справа налево. Первый справа домен называется суффиксом. Чаще всего он определяет страну, в которой находится компьютер (таким образом, компьютер является элементом национальной сети). Например, ru - Россия, uk - Великобритания, fr - Франция. Адреса хост-компьютеров США обычно имеют суффикс, обозначающий их принадлежность к корпоративным сетям: edu - научные и учебные организации, gov - правительственные организации, mil - военные и пр.
Следующие домены (их может быть больше одного) определяют хост-компьютер в данной сети (PSU - Internet-центр Пермского госуниверситета). Последний домен - имя сервера (Web - сервер). С помощью специальной серверной программы устанавливается связь между числовыми и доменными адресами.
Все перечисленные выше характеристики Интернет чаще всего пользователю неизвестны. С точки зрения пользователя, Интернет - это определенное множество информационных услуг, которые он может получать от сети. В число услуг входят: электронная почта, телеконференции (списки рассылки), архивы файлов, справочники и базы данных, Всемирная паутина - WWW и пр. Интернет - это неограниченные информационные ресурсы. Влияние, которое окажет Интернет на развитие человеческого общества, еще до конца не осознано.
^ Информационные услуги Интернет. Наряду с перечисленными gillie информационными услугами (электронной почтой, телеконференциями и др.), предоставляемыми пользователям глобальных сетей, существуют услуги, появление и развитие которых связано включительно с развитием мировой сети Интернет. Наиболее заметной среди них является WWW.
WWW - World Wide Web - Всемирная паутина. Это гипертекстовая информационная система в Интернет. В последнее время WWW и ее программное обеспечение становится универсальный средством информационных услуг в Интернет. Они обеспечивав пользователям доступ практически ко всем перечисленным выше ресурсам (FTP, e-mail, WAIS, Gopher и др.). Основные понятия, связанные с WWW: Web-страница - основная информационная единица в WWW имеющая свой адрес;
Web-сервер - компьютер, хранящий Web-страницы и соответствующее программное обеспечение для работы с ними;
Web-браузер - клиент-программа, позволяющая извлекать и просматривать Web-страницы;
Web-сайт - раздел данных на Web-сервере, принадлежащий какой-то организации или лицу. В этом разделе его владелец размещает свою информацию в виде множества взаимосвязанных Web-страниц. Обычно сайт имеет титул - головную страницу, от которой по гиперссылкам или указателям «вперед-назад» можно двигаться по страницам сайта.
Наиболее популярными Web-браузерами являются Internet Explorer и Netscape Navigator. Основная задача браузера - обращение к Web-серверу за искомой страницей и вывод страницы на экран. Простейший способ получения нужной информации из Интернет - указание адреса искомого ресурса.
Для хранения и поиска информации в Интернет используется универсальная адресация, которая носит название URL - Uniform Resource Locator. URL-адрес содержит информацию не только о том, где находится ресурс, но и по какому протоколу к нему следует обращаться. URL-адрес состоит из двух частей: первая (левая) указывает используемый протокол, а вторая (справа) - где именно в сети расположен данный ресурс (имя соответствующего сервера). Разделяются эти части двоеточием, например:
Http://имя севера/путь/файл
Ftp:// - используется протокол ftp при обращении к ftp-серверам;
Gopher:// - подключение к серверам Gopher;
Http:// - использование протокола работы с гипертекстом (Нурer Text Transfer Protocol), который лежит в основе WWW. Этот тип связи надо указывать при обращении к любому WWW-серверу.
Вот пример адреса файла, содержащего дистанционный курc немецкого языка:
Http://www.scholar.urc.ac.ru/Teaher/German/main.html
Кроме прямой адресации поиск информации в Internet может осуществляться по гиперссылкам.
В помощь пользователю в Интернет действует ряд специальных поисковых программ. Еще их называют поисковыми серверами, поисковыми машинами, поисковыми системами. Такая система постоянно находится в работе. С помощью специальных программ-роботов она производит периодический обход всех Web-серверов в сети и собирает сводную информацию об их содержании. По результатам таких просмотров организуются справочники, индексные списки с указанием документов, где встречаются определение ключевые слова. Затем по этим спискам обслуживаются запросы пользователей на поиск информации. Поисковая система выдает пользователю список адресов документов, в которых встречаются указанные пользователем ключевые слова.
Ниже приведены адреса наиболее популярных российских поисковых серверов:
Http://yandex.ru/ http://www.altavista.telia.com/
Http://www.list.ru/
Поиск информации по ключевым словам требует от пользователя определенных навыков. Алгоритмы поиска в сети, подобно поиску информации в базах данных, основаны на логике. Рассмотрим этот вопрос на примере организации поиска по нескольким ключевым словам, принятого в поисковой системе Alta Vista.
Несколько ключевых слов, разделенных пробелом, соответствуют операции логического сложения: ИЛИ (OR). Например, указав ключ: , мы получим список всех документов, в которых встречается слово «Школьная» или слово «информатика». Очевидно, таких документов окажется слишком много и большинство из них не нужны пользователю.
Несколько слов, заключенных в кавычки, воспринимаются как единое целое. Указав в запросе «Школьная информатика» мы получим документы, содержащие такую строку.
Знак «+» между словами равносилен операции логического Умножения: И (AND). Указав в запросе ключ, получим все документы, в которых имеются эти два слова одновременно, но они могут быть расположены в любом порядке и вразброс.
Кроме WWW, среди относительно новых услуг в Интернет существуют следующие:
^ IRC. Internet Relay Chat - «болтовня» в реальном времени. Позволяет вести письменный диалог удаленным собеседникам в режиме on-line;
Internet-телефония. Услуга, поддерживающая голосовое общение клиентов сети в режиме on-line.
При наличии возможности выхода в Интернет, практическая работа учащихся может быть организована по таким направлениям:
подготовка, отправление и прием электронной почты;
работа с Web-браузером, просмотр Web-страниц;
обращение в FTP - серверам, извлечение файлов;
поиск информации в системе WWW с помощью поисковых программ.
Задания для выполнения учащимися практических работ в сети Internet содержатся в пособии .
Сегодня многие пользователи все чаще сталкиваются с понятием глобальной компьютерной сети. Правда, далеко не все в полной мере отдают себе отчет в том, что это такое в самом широком понимании, и каковы возможности глобальной сети, ограничиваясь всего лишь интернетом. Попробуем разобраться в данном вопросе несколько подробнее, а также рассмотрим некоторые основные характеристики, которые присущи таким компьютерным структурам.
Что такое глобальная сеть: общее понятие
Начнем с понимания самого определения сетей такого типа. Исходя из того, что предлагается в описании наиболее известными и уважаемыми информационными источниками во Всемирной паутине, под глобальными сетями понимают организационные структуры, объединяющие отдельные компьютеры или терминалы, находящиеся в локальной сети, между собой, независимо от их физического местонахождения. Так что же это такое?
Действительно, это есть некая структура, которая способна обеспечивать взаимодействие пользовательских терминалов или даже мобильных устройств, независимо от того, в какой точке земного шара они находятся. Что самое интересное, такие структуры относятся к понятиям виртуальным, поскольку проводные соединения между всеми устройствами по всему миру установить невозможно просто физически.
Локальные и глобальные сети: в чем разница?
Некоторые пользователи ошибочно полагают, что между этими двумя понятиями разницы нет. Тут стоит посмотреть на самое главное отличие между сетями обоих типов.
Локальная сеть сама по себе рассчитана на объединение только строго определенного числа компьютерных устройств и не может производить взаимодействие между ними при превышении их количества. Кроме того, такие сети обеспечивают только общий доступ к некоторым программам или документам, а связь осуществляется через центральный сервер или несколько серверов.
Организация глобальных сетей в этом отношении отличается в корне. В них могут входить и отдельные компьютеры или мобильные девайсы, и целые локальные сети. Иными словами, ограничений по количеству одновременно подключаемых устройств не существует в принципе (разве что по присвоению каждому устройству внешнего идентификатора, как, например, IP-адрес в интернете, или номер мобильного телефона). Протокол IPv4 в скором времени исчерпает свои возможности по причине ограниченности количества присваиваемых адресов, зато у шестой версии, которая идет на смену четвертой, такие ограничения если и есть, то весьма условны.
Принципы организации
Развитие глобальных сетей началось, как считается, еще с того момента, когда связь между компьютерными устройствами попытались установить через ARPANET. Эта сеть принципиально является прародительницей современного интернета.
Только еще на заре осуществления такой идеи связь осуществлялась посредством кабелей, но со временем решения по организации компьютерного взаимодействия вышла на новый уровень. Если говорить простым языком, структура такова, что с одной стороны имеется маршрутизатор ЛВС для выхода, а с другой - коммутатор для связи с требуемыми частями глобальной сети.
Типы глобальных сетей
Если говорить о том, что такое глобальная сеть, нельзя не затронуть вопрос, касающийся современных типов таких компьютерных структур.
В основном в классификации выделяют несколько основных классов, среди которых любому пользователю известны такие как:
- спутниковые сети;
- мобильные сети;
- интернет и его разновидности.
Как это работает?
Как уже понятно, доступ в глобальную сеть обеспечивается за счет идентификации устройства, а связь осуществляется посредством использования специальных протоколов.
Для разных сетей и разных операционных систем сами протоколы могут разниться, однако в международных стандартах обычно можно встретить протоколы вроде TCP/IP, ATM, MPLS, SONET/SDH и др. Каждый такой протокол представляет собой набор определенных правил, по которым осуществляется доступ в глобальную сеть, производится передача и прием информации или идентификация пользовательских устройств и т. д. Заметьте, в данном случае об инициализации персоны самого пользователя речь не идет. Все это относится исключительно к компьютерам или мобильным девайсам.
Наиболее известные глобальные сети
Вообще, сегодня самыми популярными принято считать сети типа Internet и FidoNet. Однако мало кто догадывается о том, что сети мобильных операторов тоже являются своеобразными глобальными структурами, использующими для связи между устройствами стандарты технологий GSM.
А как же 3G/4G? Тут нужно четко понимать, что эти стандарты используются исключительно для выхода в интернет, а, проще говоря, для связи одной глобальной сети с другой. И любая глобальная сеть изначально ориентирована на высокую скорость передачи данных, что выгодно отличает ее от локальной структуры. Но на сегодняшний день сети мобильных операторов в равной степени можно отнести и к локальной, и к глобальной сети, поскольку в них объединены только строго определенные идентифицированные по номерам устройства, а с другой стороны, их количество растет день ото дня, что предполагает присвоение таких идентификаторов практически в неограниченном количестве.
Некоторые базовые возможности и проблемы
Но давайте посмотрим, что представляет собой глобальная сеть Интернет. Именно структура, именуемая World Wide Web, стала наиболее популярной, развитой и разветвленной. Если ранее она была ориентирована в основном на осуществление пересылки корреспонденции в виде электронной почты или посещение веб-страниц, сегодня ее ресурсы таковы, что пользователи любой точки мира могут общаться между собой, скажем, посредством видеочатов в режиме реального времени или в социальных сетях, загружать информацию любого типа, хранить собственные данные в облачных сервисах и т. д.
Одним из самых интересных инструментов можно назвать одновременный доступ к электронным документам, при котором подразумевается открытие и редактирование файлов несколькими пользователями сразу. Само собой разумеется, что любое изменение в документе тут же отображается на компьютерах всех подключенных в данный момент пользователей. Что такое глобальная сеть в этом смысле? Это есть инструмент, обеспечивающий программное взаимодействие на всех уровнях и между любыми пользователями.
Но появление Всемирной паутины в известном смысле породило и множество проблем, поскольку именно в интернете сегодня распространяется такое огромное количество вирусов, вредоносных кодов и программ, что и вообразить себе трудно. Даже самые продвинутые разработчики антивирусного программного обеспечения не успевают следить за их появлением.
Конечно же, это далеко не все возможности, которые можно привести в качестве примера. Набирающий в последнее время биткоин-майнинг тоже можно отнести к таким инструментам. Тут технология такова, что посредством интернета можно объединить в одну виртуальную сеть машины даже без согласия их владельцев и воспользоваться многократным увеличением производительности отдельно взятого компьютера за счет использования вычислительных возможностей других терминалов. Естественно, в некотором смысле такие программы можно назвать вирусами или действиями, попадающими под юрисдикцию незаконного доступа к чужой информации, тем не менее именно как средства глобальных сетей такие возможности сбрасывать со счетов нельзя.
Кроме того, отдельно стоит отметить и сетевые операционные системы, которые не требуют установки на жесткий диск, а могут загружаться на компьютерный терминал с удаленного сервера, обеспечивая полноценную работу любого устройства. Как считается, такие технологии на сегодняшний день наиболее актуальны, поскольку система защиты, применяемая для их структур и удаленного доступа, намного выше, чем в системах стационарных.
Краткие выводы
В целом же, думается, уже немного понятно, что такое глобальная сеть и в чем состоит ее отличие от сети локальной. Естественно, рассмотреть абсолютно все предоставляемые инструменты невозможно в принципе. Однако вопрос этого, собственно, и не стоял. По крайней мере, из вышеизложенного материала можно понять, что это за структуры, зачем они нужны и какими базовыми возможностями обладают.
Gigabyte предложит наборы из платы Z390 Aorus Xtreme WaterForce и разогнанного Core i9-9900K. Компания Gigabyte в ближайшее время выведет на рынок комплекты из материнской платы Z390 Aorus Xtreme WaterForce и разогнанного до 5,1 ГГц процессора Intel Core i9-9900K (8 ядер/16 потоков, 3,6/5 ГГц). Эти наборы в первую очередь
Samsung Galaxy A90 впервые протестировали в бенчмарке Geekbench. 10 апреля компания Samsung проведет свою очередную презентацию, где наверняка представит ряд смартфонов среднего ценового диапазона. Среди них должен быть Samsung Galaxy A90, который буквально только что был протестирован в
На сайте Slahsleaks, который часто выкладывает эксклюзивные фотографии новых мобильных устройств и аксессуаров для них, опубликовали живое фото фронтальной панели смартфона Nokia 8.1 Plus. Смартфон получил очень узкие рамки по периметру, чуть более широкую рамку под дисплеем,
Международная группа ученых продемонстрировала новый способ преобразования света, излучаемого обычным лазером, в так называемый квантовый свет. Особенностью такого света являются идентичные квантовые свойства его фотонов, которые выдвигаются на первый план по
В большинстве современных устройств, начиная от простейших электронных часов, используются специальные компоненты, называемые тактовыми генераторами, которые при подаче на них соответствующего сигнала начинают выдавать колебания со строго заданной частотой. Более
Ученые-астрономы обнаружили 83 новые сверхмассивные черные дыры, возраст которых почти равен возрасту доступной для изучения части Вселенной. Идентификация этих черных дыр и определение их параметров проводилось путем анализа их яркости и спектра излучения. Они
Google анонсировал новую функцию для отправки писем в Gmail. Теперь их отправку можно будет запланировать на удобное время. Для планирования письма нужно нажать на стрелочку рядом с кнопкой «Отправить» и выбрать нужное время и дату отправки, пишет Хроника.инфо со ссылкой на
Специалисты iFixit изучили конструкцию планшетного компьютера iPad mini нового поколения, который компания Apple официально представила в прошлом месяце. Устройство, напомним, оборудовано дисплеем Retina размером 7,9 дюйма по диагонали. Разрешение составляет 2048 × 1536 точек,
Телевизоры и дисплеи Vizio получат поддержку AirPlay. Американский производитель бытовой электроники Vizio ранее объявил о поддержке AirPlay 2 и приложения Дом. Сейчас стало известно, что специалисты компании работают над приложением SmartCast, совместимым с AirPlay, пишет Хроника.инфо
Компания BIOSTAR, ведущий мировой производитель материнских плат, видеокарт и устройств хранения данных, представила материнскую плату A68MHEдля массового пользователя. BIOSTAR A68MHE оснащена чипсетом AMD A68H, который поддерживает процессоры AMD серии FM2+ Athlon™/A- и оперативную память
