Втакой системе любое из подключенных устройств может использовать ее для передачи или получения информации

Вид материала

Лекция

Содержание Таблица 1. Уровни модели связи ISO/OSI происходит обмен данными между пользователями, находящимися на разных кон­тинентах. 1. На прикладном уровне с Сетевой уровень Уровень соединения Под протоколом понимается некая совокупность правил, регламентирующих формат и процедуры обмена информацией. Интернет TCP/IP Доступ к ИНТЕРНЕТ FTP (File Transfer Protocol) — протокол передачи файлов. Адреса в Internet

Подобный материал:

• Информационный процесс, 76.37kb.
• Билет 5 Процесс передачи информации, источник и приемник информации, канал передачи, 17.58kb.
• Компьютер сочиняет, 32.66kb.
• Числительная сеть представляет собой коммуникационную систему, позволяющую использовать, 35.53kb.
• Лекция №7 сбис длЯ устройств ввода и вывода информации, 99.88kb.
• Рабочая программа по дисциплине: «оптические методы и устройства обработки информации», 90.76kb.
• Министерство образования, 162.27kb.
• На использовании смысловых значений слов (семантики), который позволяет использовать, 8.33kb.
• Тематическое планирование учителя информатики, 115.43kb.
• Календарно-тематическое планирование по географии 6 класс, 895.04kb.

Лекция 6.

Сети


Сеть ЭВМ — это совокупность ЭВМ, взаимосвязанных каналами передачи данных, и необходимых для реализации этой взаимосвязи программного обеспечения и (или) технических средств, предназначенных для организации распределенной обработки данных. В такой системе любое из подключенных устройств может использовать ее для передачи или получения информации. По размерности различают локальные и глобальные сети.

Л
окальные сети — сети, действующие в пределах некоторой ограниченной территории (протяженность — от нескольких метров до нескольких километров). Эти сети также называют ЛВС (Локальные Вычислительные Сети), или LAN (Local Area Network). И обычно они охватывают какое-либо отделение предприятия и не выходят за пределы одного здания.

Глобальные сети обеспечивают соединение большого числа абонентов на больших территориях, охватывающих регионы, страны и континенты, использующие для передачи данных оптоволоконные магистрали, спутниковые системы связи и коммутируемую телефонную сеть.

Объединение глобальных и локальных сетей в ассоциации сетей составляет интерсеть, ярким примером которой является Internet.

Огромная популярность Internet повлияла на развитие корпоративных сетей Intranet. Иногда эти сети называют глобальными ЛВС, а работа с ними аналогична работе с Internet.

Существует ряд веских причин для объединения отдельных персональных компьютеров в ЛВС. Во-первых, совместное использование ресурсов позволяет нескольким ПК или другим устройствам осуществлять совместный доступ к отдельному диску (файл-серверу), дисководу CD-ROM, стримеру, принтерам, плоттерам, к сканерам и другому оборудованию, что снижает затраты на каждого отдельного пользователя. Во-вторых, кроме совместного использования дорогостоящих периферийных устройств ЛВС позволяет аналогично использовать сетевые версии прикладного программного обеспечения. В-третьих, ЛВС обеспечивают новые формы взаимодействия пользователей в одном коллективе, например при работе над общим проектом. В-четвертых, ЛВС дают возможность использовать общие средства связи между различными прикладными системами (коммуникационные услуги, передача данных и видеоданных, речи и т.д.). Особое значение имеет организация распределенной обработки данных. В случае централизованного хранения информации значительно упрощаются процессы обеспечения ее целостности, а также резервного копирования.

Технические средства коммуникаций составляют кабели (экранированная и неэкранированная витая пара, коаксиальный, оптоволоконный), коннекторы и терминаторы, сетевые адаптеры, повторители, разветвители, мосты, маршрутизаторы, шлюзы, а также модемы, позволяющие использовать различные протоколы и топологии в единой неоднородной системе.

Способ объединения компьютеров между собой в сети называют топологией. Различают три наиболее распространенные сетевые топологии, которые используют и для одноранговых сетей, и для сетей с выделенным файл-сервером. Это так называемые шинная, кольцевая и звездообразная структуры.

В
случае реализации шинной структуры («Общая шина») все компьютеры связываются в цепочку с помощью коаксиального кабеля. Если же хотя бы один из сегментов сети с шинной структурой оказывается неисправным, вся сеть в целом становится неработоспособной. Дело в том, что тогда происходит разрыв единственного физического канала, необходимого для движения сигнала.

Кольцевая структура используется в основном в сетях Token Ring и мало чем отличается от шинной. Так же в случае неисправности одного из сегментов сети вся сеть выходит из строя. Поскольку все компьютеры попарно соединяются друг с другом, отпадает необходимость в использовании терминаторов









Для построения сети с звездообразной структурой необходимо разместить в центре сети концентратор (хаб). Его основная функция — обеспечение связи между компьютерами, входящими в сеть. Обычно на основе звездообразной структуры создаются ЛВС с выделенным сервером. То есть все компьютеры, включая файл-сервер, не связываются непосредственно друг с другом, а с помощью кабеля витая пара присоединяются к концентратору. Данная структура предпочтительнее, поскольку в случае выхода из строя одной из рабочих станций или кабеля, связывающего ее с концентратором, все остальные сохраняют работоспособность.


К
омпьютер, подключенный к локальной сети, называют рабочей станцией (workstation) или сервером (server) — в зависимости от задач, решаемых на нем. Каждый компьютер в ЛВС должен

иметь сетевой адаптер, который позволяет ему взаимодействовать с другими устройствами данной сети. Среди ЛВС на базе персональных компьютеров различают сети с выделенным сервером (централизованным управлением) и так называемые одноранговые сети (peer-to-peer). В последнем типе сетей при совместном использовании информации каждая станция может выступать и как клиент, и как сервер.

Одноранговые ЛВС достаточно дешевы и просты в обслуживании, однако не могут обеспечить должной защиты информации при большом размере сети. ЛВС с выделенным сервером имеют хорошие средства обеспечения безопасности данных и возможности для расширения, однако требуют постоянного квалифицированного обслуживания.


Одноранговая ЛВС предоставляет возможность такой организации работы компьютерной сети, при которой каждая рабочая станция одновременно может быть и сервером. Преимущество одноранговых сетей заключается в том, что разделяемыми ресурсами могут являться ресурсы всех компьютеров в сети и нет необходимости копировать все используемые сразу несколькими пользователями файлы на сервер. В принципе, любой пользователь сети имеет возможность использовать все данные, хранящиеся на других компьютерах сети, и устройства, подключенные к ним. Затраты на организацию одноранговых вычислительных сетей относительно небольшие. Однако при увеличении числа рабочих станций эффективность их использования резко уменьшается. Пороговое значение числа рабочих станций, по оценкам фирмы Novell, составляет 25. Поэтому одноранговые ЛВС используются только для небольших рабочих групп.


Рабочая станция — это индивидуальное рабочее место пользователя. На рабочих станциях устанавливается обычная ОС, например DOS или операционная оболочка Windows. Кроме того, на рабочих станциях устанавливается клиентская часть сетевой ОС. Полноправным владельцем всех ресурсов рабочей станции является пользователь, тогда как ресурсы файл-сервера разделяются всеми пользователями. В качестве рабочей станции может использоваться компьютер практически любой конфигурации. Но в конечном счете все зависит от тех приложений, которые этот компьютер выполняет.

Маршрутизаторы — устройства для соединения сегментов сети, действующие на сетевом уровне модели OSI/ISO и использующие маршрутную информацию сетевого уровня. Маршрутизаторы обмениваются между собой информацией о топологии, состоянии сети, работоспособности каналов и доступности узлов в целях выбора оптимального пути для передачи пакета. Такой процесс выбора маршрута по адресу абонентской системы, которая принимает пакет, называют маршрутизацией.

Среди достоинств маршрутизаторов следует отметить возможность выбора маршрута, разбиение длинных сообщений на несколько коротких и использование альтернативных путей для их передач, приводящее к выравниванию трафиков по параллельным путям, тем самым позволяющее соединять сети с пакетами разной длины и облегчающее объединение сетей.


Сетевые службы. Основные понятия.

Понятие виртуального соединения.

Рассмотрим простой пример взаимодействия двух корреспондентов с помощью обычной почты. Если они регулярно отправляют друг другу письма и, соответственно, получают их, то они могут полагать, что между ними существует соединение на пользовательском (прикладном уровне). Однако это не совсем так. Такое соединение можно назвать виртуальным. Оно было бы физичес­ким, если бы каждый из корреспондентов лично относил другому письмо и вручал в собственные руки. В реальной жизни он бросает его в почтовый ящик и ждет ответа.

Сбором писем из общественных почтовых ящиков и доставкой корреспонденции в личные почтовые ящики занимаются местные почтовые службы. Это другой уровень модели связи, лежащий ниже. Для того чтобы наше письмо достигло адресата в другом городе, должна существовать связь между нашей местной почтовой службой и его местной почтовой службой. Это еще один пример виртуальной связи, поскольку никакой физической связью эти службы не обладают — поступившую почтовую кор­респонденцию они только сортируют и передают на уровень федеральной почтовой службы.

Федеральная почтовая служба в своей работе опирается на службы очередного уровня, например на почтово-багажную службу железнодорожного ведомства. И только рассмотрев работу этой службы, мы найдем, наконец, признаки физиче­ского соединения, например железнодорожный путь, связывающий два города.

Это очень простой пример, поскольку в реальности даже доставка обычного письма может затронуть гораздо большее количество служб. Но нам важно обратить внима­ние на то, что в нашем примере образовалось несколько виртуальных соединений между аналогичными службами, находящимися в пунктах отправки и приема. Не вступая в прямой контакт, эти службы взаимодействуют между собой. На каком-то уровне письма укладываются в мешки, мешки пломбируют, к ним прикладывают сопроводительные документы, которые где-то в другом городе изучаются и прове­ряются на аналогичном уровне.

Модель взаимодействия открытых систем. Выше мы упомянули о том, что соглас­но рекомендациям Международного института стандартизации ISO системы компью­терной связи рекомендуется рассматривать на семи разных уровнях (таблица 1).


Таблица 1. Уровни модели связи

Уровень	Аналогия
Прикладной уровень	Письмо написано на бумаге. Определено его содержание
Уровень представления	Письмо запечатано в конверт. Конверт заполнен. Наклеена марка. Клиентом соблюдены необходимые требования протокола доставки
Сеансовый уровень	Письмо опущено в почтовый ящик. Выбрана служба доставки (письмо можно было бы запечатать в бутылку и бросить в реку, но избрана другая служба)
Транспортный уровень	Письмо доставлено на почтамт. Оно отделено от писем, с доставкой которых местная почтовая служба справилась бы самостоятельно
Сетевой уровень	После сортировки письмо уложено в мешок. Появилась новая единица доставки — мешок
Уровень соединения	Мешки писем уложены в вагон. Появилась новая единица доставки — вагон
Физический уровень	Вагон прицеплен к локомотиву. Появилась новая единица доставки — состав. За доставку взялось другое ведомство, действующее по другим протоколам

Из таблицы видно, что каждый новый уровень все больше и больше увеличивает функ­циональность системы связи. Местная почтовая служба работает не только с письмами, но и с бандеролями и посылками. Почтово-багажная служба занимается еще и достав­кой грузов. Вагоны перевозят не только почту, но и людей. По рельсам ходят не только почтово-пассажирские поезда, но и грузовые составы и т. д. То есть чем выше уровень в модели связи, тем больше различных функциональных служб его используют.

Возвращаясь к системам компьютерной связи, рассмотрим, как в модели ISO/OSI происходит обмен данными между пользователями, находящимися на разных кон­тинентах.

1. На прикладном уровне с помощью специальных приложений пользователь со­здает документ (сообщение, рисунок и т. п.).

2. На уровне представления операционная система его компьютера фиксирует, где находятся созданные данные (в оперативной памяти, в файле на жестком диске и т. п.), и обеспечивает взаимодействие со следующим уровнем.

3. На сеансовом уровне компьютер пользователя взаимодействует с локальной или глобальной сетью. Протоколы этого уровня проверяют права пользователя на «выход в эфир» и передают документ к протоколам транспортного уровня.

4. На транспортном уровне документ преобразуется в ту форму, в которой поло­жено передавать данные в используемой сети. Например, он может нарезаться на небольшие пакеты стандартного размера.

5. Сетевой уровень определяет маршрут движения данных в сети. Так, например, если на транспортном уровне данные были «нарезаны» на пакеты, то на сете­вом уровне каждый пакет должен получить адрес, по которому он должен быть доставлен независимо от прочих пакетов.

6. Уровень соединения необходим для того, чтобы промодулировать сигналы, цир­кулирующие на физическом уровне, в соответствии с данными, полученными с сетевого уровня. Например в компьютере эти функции выполняет сетевая карта или модем.

7. Реальная передача данных происходит на физическом уровне. Здесь нет ни документов, ни пакетов, ни даже байтов — только биты, то есть, элементарные единицы представления данных. Восстановление документа из них произой­дет постепенно, при переходе с нижнего на верхний уровень на компьютере клиента.

Средства физического уровня лежат за пределами компьютера. В локальных сетях это оборудование самой сети. При удаленной связи с использованием телефонных модемов это линии телефонной связи, коммутационное оборудо­вание телефонных станций и т. п.

На компьютере получателя информации происходит обратный процесс преобра­зования данных от битовых сигналов до документа.

Особенности виртуальных соединений. Разные уровни протоколов сервера и кли­ента не взаимодействуют друг с другом напрямую, но они взаимодействуют через физический уровень. Постепенно переходя с верхнего уровня на нижний, данные непрерывно преобразуются, «обрастают» дополнительными данными, которые ана­лизируются протоколами соответствующих уровней на сопредельной стороне. Это и создает эффект виртуального взаимодействия уровней между собой. Однако, несмотря на виртуальность, это все-таки соединения, через которые тоже прохо­дят данные.

Функционирование сетевого оборудования невозможно без взаимоувязанных стандартов. Согласование стандартов достигается как за счет непротиворечивых технических решений, так и за счет группирования стандартов. Каждой конкретной сети присуща своя базовая совокупность протоколов.

Физическая связь между компьютерами ЛВС практически всегда осуществляется на основе одной из схем: обнаружения коллизий и передачи маркера. Метод обнаружения коллизий используется стандартом Ethernet, а передачи маркера — стандартом Token Ring и FDDI.

Рассматриваемые ниже стандарты являются наиболее перспективными.

Идея уровневой организации состоит в предоставлении определенного сервиса более высокому уровню и использовании сервиса нижележащего уровня.

Физический уровень (Physical Layer) определяет физические, механические и электрические характеристики линий связи. На этом уровне выполняется преобразование данных, поступающих от канального уровня, в сигналы, которые затем передаются по линиям связи. В локальных сетях это преобразование осуществляется с помощью сетевых адаптеров, в глобальных сетях для этой цели используются модемы.

Канальный уровень (Data Link) определяет правила использования физического уровня узлами сети. Этот уровень подразделяется на два подуровня: Контроль доступа к среде (Media Access Control), связанный с доступом к сети и ее управлением, и Логический контроль связи (Logical Link Control), связанный с передачей и приемом пользовательских сообщений. Именно на уровне Data Link обеспечивается передача данных кадрами, которые представляют собой блоки данных, содержащие дополнительную управляющую информацию. Исправление ошибок осуществляется автоматически путем повторной посылки кадра. Кроме того, на этом уровне обеспечивается и правильная последовательность передаваемых и принимаемых кадров.

Сетевой уровень (Network Layer) обеспечивает маршрутизацию, то есть выбор маршрута передачи данных в сети, и управление потоком данных в сети (буферизацию данных и т.д.).

Транспортный уровень (Transport Layer) осуществляет разделение или сборку сообщений на пакеты в том случае, когда в процессе передачи или приема находится более одного пакета, а также контроль очередности прохождения компонент сообщения. Кроме того, на этом уровне через шлюзы выполняется согласование сетевых уровней различных несовместимых сетей.

Сеансовый уровень (Session Layer) выполняет функции координации связи между рабочими станциями. Уровень обеспечивает создание сеанса связи, управление передачей и приемом пакетов сообщений и завершение сеанса.

Уровень представления (Presentation Layer) служит для шифрования, сжатия и кодового преобразования данных.

Уровень приложений (Application Layer) является интерфейсом между прикладными программами и процессами модели OSI, отвечая за поддержку программного обеспечения конечного пользователя.

Различают три вида процессов, протекающих в сети: информационные, транспортные и коммуникационные.

Информационные процессы определяются тремя верхними уровнями сетевой архитектуры: уровнем приложений, уровнем представления и сеансовым.

Под протоколом понимается некая совокупность правил, регламентирующих формат и процедуры обмена информацией. В частности, он определяет, как выполняется соединение, преодолевается шум на линии и обеспечивается безошибочная передача данных между модемами. Стандарт, в свою очередь, включает в себя общепринятый протокол или набор протоколов.

Стандарты на уровень представления данных определяют форматы данных, алфавиты и коды (ASCII, EBCDIC, ISO 8859, ISO 6937), обеспечивают трансляцию и форматизацию данных и команд (ASN.1, X.409).

В функции протоколов сеансового уровня, таких, как X.215, X.225, стандартах ISO 8326/8327, входит управление началом и завершением сеанса, взаимодействием пользователей и прикладных процессов, определение правил диалога, рестарта и проверки прав доступа, обеспечение надежности выполнения сеанса путем организации контрольных точек и восстановления после ошибок.

Транспортный процесс поддерживается транспортным уровнем, определяющим процедуры и формы передачи информации от одной системы к другой. Протоколы TP (Transport Protocol) обеспечивают надежную передачу и доставку блоков информации адресатам и управляют этой доставкой.

Интернет

Интернет представляет собой объединение национальных и региональных сетей, имеющих единое адресное пространство и общие методы связи. Интернет — сеть, состоящая из равноправных и независимых узлов, объединенных между собой каналами связи, которые взаимодействуют с помощью протокола IP. Актуальна проблема интеграции в Интернет сетей, которые не используют протокол IP. Для этого разработаны специальные методы подключения к Интернет через «шлюзы».

Узел Интернета — любое вычислительное устройство сети, имеющее свой уникальный IP-адрес (например, компьютер или сетевой принтер). Часто в качестве узла Интернета выступает локальная сеть, в которой уникальный IP-адрес имеет только сервер этой сети, все остальные компьютеры имеют доступ в Интернет через этот адрес.

Интернет не имеет ни единого центра, ни единого плана развития. Отдельные сети, из которых состоит Интернет, основаны на разных принципах. Некоторые из них финансируются государством, другие строятся на коммерческой основе. Пользователь может платить только своему узлу, который обеспечивает подключение к сети Интернет и арендует каналы связи с другими узлами. В качестве каналов связи могут использоваться обычные и оптоволоконные кабели, радиоканалы и каналы спутниковой связи.

Интернет — объединение юридически и коммерчески самостоятельных узлов и сетей, пользующихся общим сетевым протоколом связи и форматом адреса. При полной самостоятельности узлов вся сеть представляет собой относительно цельную, стабильную и надежную систему. Узлы обмениваются между собой сообщениями. Любое сообщение разбивается на пакеты и отправляется по доступным каналам связи.

Деятельность Интернета регулирует Общество Internet, или ISOC (Internet Society), — организация, существующая на общественных началах. Она назначает Совет по архитектуре Интернета (IAB — Internet Architecture Board), который отвечает за техническое руководство Интернетом и представляет собой группу приглашенных лиц, добровольно изъявивших желание принять участие в его работе. IAB регулярно собирается для утверждения стандартов и распределения ресурсов (например, адресов). Интернет функционирует только благодаря наличию стандартных способов взаимодействия компьютеров и прикладных программ друг с другом. IAB несет ответственность за эти стандарты, решает вопрос о необходимости какого-либо стандарта и его содержание.

Internet объединяет множество серверов, на которых находится огромный объем информации по разнообразным темам. Информация на серверах организована для доступа пользователей различными способами. По этому признаку наиболее популярными являются серверы FTP, WWW и Telnet .

Узлы Интернета — это компьютеры, соединяющие различные части Интернета. Сети, составляющие Интернет, могут быть самыми разными: Ethernet, Token Ring, сети на телефонных линиях, радиосети. Узлы — это места, в которых принимается решение о дальнейшей пересылке пакетов по сети. Узлы не имеют прямых связей между собой. Сообщения пересылаются по цепочке из множества узлов.

На каждом узле определяется следующий узел, на который далее будет направлен пакет, намечается дальнейший путь (маршрут). Этот процесс называется маршрутизацией. Каждый узел имеет таблицу маршрутизации. В Интернете таблицы маршрутизации составляются децентрализовано. Узлы, осуществляющие маршрутизацию, называются маршрутизаторами. Как и любые другие действия, составление и модификация таблиц маршрутизации в Интернете определяются соответствующими правилами — протоколами (ICMP — Internet Control Message Protocol, RIP — Routeing Information Protocol, OSPF — Open Shortest Path Firs).

В 1994 году в России для обеспечения компьютерной связи между вузами начала создаваться единая Федеральная университетская сеть RUNNet (Russian University Net сеть российских университетов), которая должна будет охватить все основные научно-образовательные центры России. В 1995 году она объединяла Московский, Санкт-Петербургский, Северный, Уральский, Западно-Сибирский, Поволжский, Центрально-Черноземный и Северо-Кавказский регионы. В 1996 году к ним присоединились университеты Сибири и Дальнего Востока. Московский и Санкт-Петербургский центры обеспечивают магистральную связь RUNNet с Интернет через спутниковый канал Москва («Радио-МГУ» — Гамбург (DESY/DEN), а также наземные каналы Москва («Радио-МГУ») — Париж (Renater) и Санкт-Петербург (RUNNet) — Хельсинки (FUNet/NORDUNet).


В Интернете имеется набор правил по обращению с IP-пакетами, зафиксированные в соответствующих стандартах-протоколах. В Интернете каждый IP-пакет пересылается отдельно, независимо от других, таким образом IP-пакет является самостоятельным сообщением. Пакеты могут приходить в последовательности, отличной от исходной. Пара пакетов, отправленных друг за другом, не всегда приходят к получателю в том же порядке. Это происходит в любых сетях коммутации пакетов с большим числом узлов.

Интернет TCP/IP

Принципы и идеи, лежащие в основе ведущей межсетевой технологии, появились в результате проведения разработок, финансировавшихся агентством DARPA(Defense Advanced Research Projects Agency). Технология DARPA включает набор сетевых стандартов, описывающих детально процесс взаимодействия компьютеров, а также ряд соглашений при взаимодействии сетей и маршрутизации траффика. Официально называемый Связкой Межсетевых Протоколов TCP/IP (а в обыденной речи - TCP/IP по именам двух основных стандартов), он может использоваться для взаимодействия компьютеров с помощью неограниченного числа сетей. Например, некоторые корпорации используют TCP/IP для связи сетей внутри их корпорации, даже если корпорация не имеет связи с внешними сетями. Другие группы используют TCP/IP для связи удаленных друг от друга мест.

Хотя технология TCP/IP интересна сама по себе, она особенно хороша из-за своей жизнеспособности, которую она продемонстрировала. Она стала базовой технологией для большого сообщества сетей, которые связывают большинство исследовательских институтов, включая университетские.

С точки зрения пользователя, Интернет TCP/IP является набором прикладных программ, использующих сеть для выполнения полезных коммуникационных задач. Мы будем использовать термин взаимная работоспособность(interoperability) для описания способности различных вычислительных систем взаимодействовать при решении вычислительных задач. Мы утверждаем, что прикладные программы Интернета показывают высокую степень взаимной работоспособности. Большинство пользователей, которые пользуются Интернетом, делают это, просто запуская прикладные программы , не понимая при этом технологии TCP/IP, структуры Интернета, и даже не зная пути, который проходят данные до назначения; они полагаются на то, что прикладные программы сами разберутся с этими деталями. Только программисты, пишущие такие прикладные программы, смотрят на Интернет как на сеть и понимают детали этой технологии.

Самые популярные и широко распространенные прикладные средства Интернета включают:

• ЭЛЕКТРОННУЮ ПОЧТУ. Электронная почта позволяет пользователю создать письмо и послать его человеку или группе людей. Другая часть этого приложения позволяет пользователю читать письма, которые он получил. Электронная почта была так успешна, что многие пользователи Интернета используют ее для обычной коммерческой переписки. Хотя существует много систем электронной почты, важно понимать, что использование TCP/IP делает доставку письма более надежной. Вместо того, чтобы полагаться на промежуточные машины при передаче письма, система предоставления письма в TCP/IP работает, напрямую соединяя машину отправителя с машиной получателя. Поэтому отправитель знает, что как только письмо покинуло его машину, оно успешно достигло места назначения.
  
• ПЕРЕДАЧУ ФАЙЛОВ. Хотя пользователи иногда и передают файлы, используя электронную почту, письмо предназначено для коротких, текстовых файлов. Протоколы TCP/IP включают прикладную программу передачи файлов, которая позволяет пользователям передавать или принимать довольно большие файлы программ или данных. Например, используя программу передачи файлов, можно скопировать с одной машины на другую большие обьемы данных, содержащие изображения со спутника, программы, написанные на Фортране или Паскале, или английский словарь. Эта система обеспечивает способ проверки личности пользователя или даже запрещение доступа. Как и письмо, передача файлов по Интернету TCP/IP надежна, так как две взаимодействующие машины делают это напрямую, не полагаясь на промежуточные машины для создания копий файла.
  
• УДАЛЕННЫЙ ДОСТУП. Являясь самым интересным приложением Интернета, удаленный доступ позволяет пользователю, находящемуся на одном компьютере, взаимодействовать с удаленной машиной и выполнять на ней интерактивный сеанс работы. Удаленный доступ позволяет создать впечатление, что терминал пользователя или его рабочая станция присоединены напрямую к удаленной машине, посылая каждый символ, нажатый на клавиатуре пользователя на удаленную машину и отображая каждый символ, возвращенный с удаленной машины, на экране терминала пользователя. Когда сеанс с удаленной машиной завершается, приложение возвращает пользователя в локальную систему.
  

"Чем же отличаются средства TCP/IP от других?". Основными отличиями являются:

• НЕЗАВИСИМОСТЬ ОТ СЕТЕВОЙ ТЕХНОЛОГИИ. Хотя TCP/IP и основывается на удобной пакетной технологии, он независим от оборудования конкретного производителя. Обьединенный Интернет включает большое число сетевых технологий от сетей, предназначенных для работы в одном здании, до сетей, работающих на больших расстояниях. Протоколы TCP/IP определяют элемент передачи данных, называемый дейтаграммой, и описывают, как передавать дейтаграммы по конкретной сети.
  
• ВСЕОБЩАЯ СВЯЗНОСТЬ. Интернет TCP/IP позволяет любой паре компьютеров, присоединенных к нему, взаимодействовать друг с другом. Каждому компьютеру назначается адрес, который известен по всему Интернету. Каждая дейтаграмма содержит адреса отправителя и получателя. Промежуточные маршрутизаторы используют адрес получателя для того, чтобы принимать решение о дальнейшем маршруте дейтаграммы.
  
• МЕЖКОНЦЕВЫЕ ПОДТВЕРЖДЕНИЯ. Протоколы TCP/IP Интернета обеспечивают подтверждения между отправителем и получателем, а не между отправителем и промежуточными машинами на пути, даже когда две машины не связаны общей физической сетью.
  
• СТАНДАРТНЫЕ ПРИКЛАДНЫЕ ПРОТОКОЛЫ. Помимо базовых средств транспортного уровня(таких, как надежные потоковые соединения), протоколы TCP/IP включают стандарты для наиболее часто используемых приложений, таких как электронная почта, передача файлов и удаленный доступ. Поэтому при разработке прикладных программ, использующих TCP/IP, программисты часто могут обнаружить, что существующее программное обеспечение уже обеспечивает коммуникационные средства, которые им нужны.
  

Доступ к ИНТЕРНЕТ

Прежде всего, следует различать On-line доступ к сети, дающий доступ ко всем возможностям, предоставляемым Internet: WWW, FTP и т. д. — при таком доступе обработка запросов пользователя происходит в режиме реального времени, и Off-line доступ, когда задание для сети готовится заранее, а при соединении происходит лишь передача или прием подготовленных данных. Такой доступ менее требователен к качеству и скорости каналов связи, но обычно дает лишь возможность пользоваться E-mail — электронной почтой. Хотя, справедливости ради, надо заметить, что существуют серверы (в первую очередь — FTP), позволяющие реализовать основные On-line возможности через почту: обрабатывая письмо-запрос, компьютер примет или передаст необходимые данные, а потом по E-mail перешлет их, если это необходимо, на ваш адрес. Кроме того, по электронной почте можно подписаться на сетевые конференции по самым различным темам — от обсуждения литературных произведений до поиска работы или получения биржевых сводок.

Ключевым для работы в Интернете является понятие «сервер». Большинство сетевых услуг осуществляется разными серверами: файловыми, статистическими, почтовыми, серверами телеконференций, серверами баз данных. Любую программу, предоставляющую услуги в интерактивном режиме, можно назвать сервером. Пользователи являются клиентами, работающими с Web-браузерами, которые получают информацию с Web-сервера.

Сервер — специализированная программа, установленная на узле. Эта программа имеет адрес на узле, может принимать и отправлять информацию, отвечать на письма, высылать файлы, производить поиск в базах данных. Для взаимодействия с сервером пользователь должен иметь специальную программу, называемую «клиент».

Функции программы-клиента сводятся к посылке на сервер команд и к особому представлению получаемой от сервера информации. Программа-клиент, с одной стороны, обеспечивает быстрое и эффективное взаимодействие с сервером, а с другой — предоставляет удобный интерфейс пользователю, избавляя его от необходимости помнить сложные и запутанные команды.


FTP (File Transfer Protocol)

FTP (File Transfer Protocol) — протокол передачи файлов.


Является одним из старейших протоколов семейства TCP/IP. Так же, как telnet, он пользуется транспортными услугами TCP. Существует множество реализаций для различных операционных систем, которые хорошо взаимодействуют между собой.

В FTP-архивах можно обнаружить условно-бесплатное и общедоступное программное обеспечение. Это разные категории: общедоступные программы (public domain) действительно бесплатны, а за условно-бесплатные (shareware) требуется заплатить автору, если после испытательного срока принято решение оставить себе программу и пользоваться ею. Существуют и бесплатные программы (freeware); их создатели сохраняют за собой авторские права, но разрешают пользоваться своими творениями без какой-либо оплаты.

FTP — простой, эффективный и распространенный инструмент для пересылки файлов между узлами в Интернете. FTP представляет собой небольшую программу, имеющуюся на каждом узле, которая реализует особый протокол передачи файлов для компьютеров, связанных на низком уровне протоколом TCP/IP. Помимо собственно передачи файлов, FTP предоставляет средства для поиска файлов на удаленной машине. Пользователь FTP может вызвать несколько команд, которые дают возможность посмотреть каталог удаленной машины, перейти из одного каталога в другой, а также скопировать один или несколько файлов. Связавшись с другим узлом, можно через FTP давать команды dir, cd, перемещаясь по каталогам, а выбрав нужный файл, дать команду get на его получение. Передача файлов осуществляется в одном из двух режимов: текстовом (text) или двоичном (binary). Binary-пересылка дает возможность автоматического перекодирования данных при пересылке текста на компьютер с другой кодировкой алфавита, что сохраняет прежний читаемый вид текста. Имеется возможность сжимать данные при пересылке и после возвращать в прежний вид.

Для доступа к файлам нужно ввести входное имя (запрос «login:») и пароль («password:»). Если нужны с этого узла только те файлы, которые предназначены для публичного доступа, то на запрос «login» можно ответить «anonymous» («аноним»), а вместо пароля ввести свой электронный адрес. Поэтому узлы с общедоступными файлами часто называют «анонимными ftp-узлами» (anonymous ftp sites).

FTP является также названием программы из прикладного обеспечения. Она использует протокол FTP для того, чтобы пересылать файлы. При этом доступ должен быть как минимум типа dial-up (по вызову). Имеется также возможность использования ftp в пакетном режиме по e-mail на некоторых серверах, но отсутствие прямого диалога очень неудобно и сильно замедляет работу.


Подсоединенный к сети компьютер считается потенциальным отправителем и получателем пакетов. Каждый узел Интернета, посылая сообщение другому узлу, разбивает его на пакеты фиксированной длины, обычно размером 1500 байт. Каждый пакет снабжается адресом получателя и адресом отправителя. Подготовленные таким образом пакеты направляются по каналам связи к другим узлам.

Когда необходимо передать пакет между машинами, подключенными к разным подсетям, машина-отправитель посылает пакет в соответствующий шлюз, подключенный к подсети как обычный узел. Из шлюза пакет направляется по определенному маршруту через систему шлюзов и подсетей, пока не достигнет шлюза, подключенного к той же подсети, что и машина-получатель. Таким образом информация одного пользователя к другому передается через различные шлюзы и сети в виде последовательности пакетов.

При получении любого пакета узел анализирует адрес получателя и, если он совпадает с его собственным адресом, пакет принимается, в противном случае отправляется дальше. Чтобы знать, в каком направлении передавать «транзитный» пакет, на каждом узле имеется таблица маршрутизации, в которой для каждого адреса или группы адресов указан канал, по которому следует передавать пакеты. Полученные пакеты, относящиеся к одному и тому же сообщению, накапливаются. Как только все пакеты одного сообщения получены, они соединяются и доставляются получателю.


WWW(World Wide Web)

Особенность информации на серверах WWW состоит в том, что она:

во-первых, представляется в виде форматированного текста и графических, возможно анимированных, изображений;

во-вторых, снабжена перекрестными ссылками для смены текущего WWW-сервера, текущей WWW-страницы или текущего раздела на странице.

WWW (World Wide Web) - система Internet, предназначенная для гипертекстового связывания мультимедиа-документов со всего мира и устанавливающая легкодоступные и независимые от физического размещения документов универсальные информационные связи между этими документами.

Mosaic — графический интерфейс (браузер) для спецификации World Wide Web (WWW). Был разработан Марком Андерсеном, сотрудником Национального центра суперкомпьютерных приложений при Иллинойсском университете (National Center for Supercomputing Applications, NCSA). Mosaic был прост в использовании, работал на платформах UNIX, PC, Macintosh и распространялся бесплатно. Он позволил соединить в одной системе не только текстовую информацию, но и графику, аудио, видео. На все объекты был распространен принцип контекстной гипертекстовой ссылки, что сделало использование WWW удобным и популярным.

Проект Mosaic внес огромный вклад в развитие спецификаций World Wide Web, существенно обогатив различные компоненты системы. С самого начала Mosaic разрабатывалась не просто как программа-интерфейс к WWW, а как программа с возможностями доступа к ресурсам Интернета посредством различных протоколов, в числе которых были FTP, Telnet, NNTP, SMTP.

Спустя некоторое время после выхода в свет браузера Mosaic его разработчик объединился с Silicon Graphics. Результатом совместных работ стал браузер Netscape, завоевавший широкую популярность пользователей. Позднее серьезным конкурентом Netscape стал Microsoft Internet Explorer.

Перекрестная ссылка на WWW-странице может выглядеть подчеркнутым текстом нестандартного цвета или графическим изображением, щелчок мышью на перекрестной ссылке может «перенести» пользователя на другой WWW-сервер, другую страницу или другой раздел на текущей странице. На всех WWW-серверах активно применяются перекрестные ссылки, как в целях упрощения доступа к информации, так и в целях рекламы. «Путешествие» от ссылки к ссылке по сети WWW называют «серфингом».


Telnet

Telnet -1. протокол виртуального терминала, позволяющий входить в другие компьютерные системы в Интернет и работать там как обычный пользователь; line 2. сетевая программа, предоставляющая способ входа в систему и работы с другого компьютера. Входя в другую систему, пользователи могут получить доступ к службам Internet, которые в ином случае были бы недоступны.

Клиенты Telnet получают возможность использовать ресурсы многочисленных серверов Telnet для доступа к данным и программам.

Для работы достаточно иметь программу, превращающую компьютер в удаленный терминал узла, с которым вы соединились. При этом анализом всех команд, поступающих с клавиатуры, и формированием ответов будет заниматься удаленный сервер, а задачей локальной машины будет лишь исправно пересылать коды нажимаемых клавиш и печатать на экране приходящую информацию.

Адреса в Internet

Адрес любого компьютера в Internet представляет собой комбинацию четырех чисел (вида xxx.xxx.xxx.xxx, причем разделенные точками числа не могут превышать 255, содержат номер сети и номер узла, а по маске подсети можно определить, в каком регионе и в какой из сетей находится данный узел, например 192.188.189.17). Этот адрес преобразуется в 32-битное двоичное число и используется IP-протоколом для передачи или приема данных.

Более удобочитаемый почтовый адрес, используемый, прежде всего, при передаче электронной почты, состоит из двух частей: имени пользователя или компьютера и имени домена, разделенных символом @; если речь заходит о компьютере-сервере, первая часть может отсутствовать. Так, приведенный IP-адрес соответствует серверу dynamic.mipt.ru. Почтовый адрес обычно состоит из полного или сокращенного названия организации и ссылки на регион (ru — Россия, uk — Великобритания) либо сферу деятельности (edu — образовательные заведения, com — коммерческие структуры), а также может отражать, через какие узлы идет передача информации.

Узлы Интернета обмениваются между собой информацией. Любое сообщение разбивается на пакеты (как правило, размером 1500 байтов) и отправляется по доступным каналам связи до назначения. Чтобы пакеты могли дойти до адресата, каждый из них содержит свой уникальный IP-адрес (физический адрес), представляющий собой четырехбайтовое число, для наглядности обычно записываемое в десятичном виде (числа в диапазоне от 0 до 255) и разделяемое точками на четыре части. Например, 207.27.1.57.

Любой IP-адрес делится на две части: первая служит для идентификации участка сети в пределах всей сети, вторая означает конкретный компьютер-хост, находящийся на этом участке сети. Если администратор сети принял решение о разделении сети на подсети, то IP-адрес может быть разделен и на три части. Первая часть обозначает адрес сети, вторая — адрес подсети, и третья — адрес главной вычислительной машины. В Интернете может быть 256⁴=4294967296 уникальных адресов и число свободных адресов стремительно сокращается. Замена ныне действующего протокола IP4 на протокол IP6, в котором используются не четырех-, а шестибайтовые адреса (состоящие не из четырех, а из шести десятичных чисел), увеличит множество адресов примерно в 65 тыс. раз.

Для обеспечения уникальности IP-адресов действует специальный координационный центр InterNIC (Internet Network Information Center), занимающийся на некоммерческой основе регистрацией физических адресов, а также символических (доменных) имен. Адресация IP обеспечивает пять различных классов сетей. Самые крайние левые биты обозначают класс сети.

Не только компьютер или пользователь, но и любой файл, объявленный владельцем машины доступным для сети, можно адресовать. Для этого применяется URL (Uniform Resource Locator), составленный из типа данных, адреса компьютера, на котором он хранится, и местоположения в файловой системе. Так, «домашняя страница» на Web-сервере фирмы «Кирилл и Мефодий» имеет URL:

Уникальные цифровые IP-адреса, используемые в Интернете для идентификации, хороши при общении компьютеров, но не пользователей, для них предпочтительнее использовать символические адреса (имена). Все прикладные программы Интернета позволяют использовать имена вместо числовых адресов компьютеров. Но символические имена должны быть уникальны, и необходимо обеспечить преобразование имен в числовые адреса для восприятия их компьютерами.

На заре создания Интернета соответствия между символическими именами хостов и их IP-адресами были размещены в единственном файле hosts.txt на компьютере в информационном центре NIC (Netwokd Information Center). Этот файл передавался по FTP всем хостам сети. Когда пользователь указывал имя, компьютер искал его в этом файле и подставлял соответствующий адрес.

Для резервирования нового имени необходимо было послать заполненный бланк, и NIC вносил новое имя в свой список имен и адресов. В качестве имен использовались простые слова, каждое из которых обязательно являлось уникальным.

Когда Интернет разросся, размер файла hosts.txt увеличился. Стали возникать значительные задержки при регистрации имен, поиск уникальных имен усложнился. Кроме того, на рассылку большого файла на все указанные в нем компьютеры уходило много сетевого времени. Стало очевидно, что темпы роста Интернета требуют распределенной интерактивной системы, отслеживающей соответствие между именами и сетевыми адресами компьютеров. Эта система называется «доменной системой имен» (Domain Name System, DNS).

Доменная система имен — метод назначения имен путем передачи сетевым группам ответственности за их подмножество имен. Каждый уровень этой системы называется «доменом». Домены организованы в виде дерева, соответствующего организационной структуре сети. Имена компьютеров также составляют соответствующую структуру. Домены в именах отделяются друг от друга точками: www.adres.ru. В имени может быть различное количество доменов, но практически их не больше пяти.

Первым в имени стоит название рабочей машины — реального компьютера с IP-адресом. Это имя создано и поддерживается группой, к которой он относится. Группа входит в более крупное подразделение, которое в свою очередь является частью национальной сети. Единый каталог Интернета находится в ведении американской государственной организации SRI International (Менло-Парк, Калифорния).

Для США наименование домена «us» используется редко, самыми крупными объединениями являются сети ресурсов:

Com — коммерческие организации;

Edu — учебные заведения;

Gov — правительственные учреждения, кроме военных;

Mil — военные учреждения;

Org — прочие учреждения;

Net — сетевые ресурсы.