Основы компьютерной коммуникации. Компьютерная сеть
| Вид материала | Документы |
- Компьютерная сеть, 40.27kb.
- Компьютеные сети компьютерная сеть, 160.37kb.
- План Понятие компьютерной сети, функции, классификация. Топология локальной вычислительной, 64.86kb.
- 2. 11. Компьютерные сети. Глобальная компьютерная сеть Интернет, 244.18kb.
- Основы компьютерных коммуникаций, 100.24kb.
- Положение о компьютерной сети название огранизации, 57.11kb.
- План: 1-Что такое Интернет (понятие) 2-Способы подключения к Интернет, 81.69kb.
- Корпоративная компьютерная сеть мибс, 275.68kb.
- Учебно-методический комплекс дисциплины компьютерная анимация Специальность, 324.99kb.
- Учебной дисциплины «Компьютерная графика» для направления 010400 «Прикладная математика, 36.03kb.
Основы компьютерной коммуникации.
Компьютерная сеть - объединение нескольких ЭВМ для совместного решения информационных, вычислительных, учебных и других задач.
История создания локальных вычислительных сетей.
Лет 30 назад ЭВМ были громоздки, дороги и организации не могли обеспечить всех своих служащих ЭВМ индивидуального пользования. Приходилось совместно использовать центральное процессорное устройство (ЦПУ), к которому подключались терминалы (в английском варианте dumd - ‘немой’, т.к. терминалы служат только устройством ввода-вывода, а сами никаких вычислительных операций не производят). Так возникли сети...
На следующем этапе, после удешевления процессоров и развития полупроводниковых технологий компьютеры появились на индивидуальных рабочих местах. Наступила эра ПК. Однако автономные, не соединенные вместе ПК, не обеспечивают непосредственного доступа к данным всей организации, не позволяют совместно пользоваться информацией и программами. ПК объединяют в локальные вычислительные сети (ЛВС, LAN - Local Area Network). Небольшие быстрые сети в пределах, как правило, одного здания (территории), объединяющие до сотни компьютеров, называются локальными. Для объединения ПК в локальную сеть не нужно использовать телефонные линии; компьютеры расположены достаточно близко друг от друга и соединяются кабелем.
^ Типы локальных сетей.
ЛВС можно разделить на одноранговые и сети типа “клиент-сервер”.
а) Одноранговая сеть объединяет равноправные компьютеры, каждый из которых может использовать ресурсы другого компьютера. Например, сидя за одним компьютером можно редактировать файлы, расположенные на другом компьютере, печатать их принтере, подключенном к третьему, и запускать программы на четвертом.
Недостатки этих сетей - это продолжение их достоинств. В сетях с большим количеством пользователей обычно нежелательно, чтобы все пользователи получали доступ ко всем компьютерам сети. Поэтому одноранговые сети больше всего подходят для небольших групп, работающих над одним проектом. Одна из популярных сетевых операционных систем такого типа Windows for Workgroups. С помощью Windows 95, так же можно организовать одноранговую сеть.
Операционная система в одноранговой сети должна обеспечивать параллельную работу нескольких процессов (например: вы работаете с текстовым редактором, а кто-то в это время копирует файлы с вашего ПК) на одном компьютере. Идеальный пример такой операционной системы - UNIX. Одноранговые сети существуют и в системе MS DOS - это LANtastic, NetWare Lite и др. Правда, такие сети в системе DOS менее надежны, потому что DOS не многозадачная система.
б) Наиболее популярны сети типа ^ “КЛИЕНТ - СЕРВЕР”. Основные компоненты сетей этого типа:
СЕРВЕР - это компьютер, который предоставляет в сеть свои ресурсы или обеспечивает выполнение определенных услуг, управляет работой сети. Самый распространенный тип сервера - это файловый сервер, обеспечивающий хранение и использование большого числа файлов. Бывают серверы печати, почтовые серверы, серверы баз данных и др. Чаще всего сервер совмещает несколько функций – например, файловый и почтовый сервер одновременно.
КЛИЕНТ - это компьютер (рабочая станция), который пользуется услугами сервера. Данный ПК должен быть снабжен сетевой платой и физически подсоединен (например, кабелем) к серверу. Как правило, к клиенту сети нет доступа со стороны других клиентов. Любой сбой, “зависание” при работе сервера может иметь катастрофические последствия для пользователей. В идеале на сервере не должно быть кнопки выключения питания (чтобы невозможно было случайно нажать на нее), клавиатура и экран тоже не обязательны. Доступ к серверу ограничивается небольшим кругом лиц - обычно это администратор и оператор сети. Сервер, как правило, работает круглосуточно.
Одной из характеристик локальной сети является ее топология, или, другими словами конфигурация.
Примеры топологий сети (способы подключения компьютеров в сеть):
Топология типа звезды.
Концепция топологии сети в виде звезды пришла из области больших ЭВМ.
Вся информация между Двумя периферийными рабочими местами проходит через центральный узел вычислительной сети.
Топология в виде звезды — наиболее быстродействующая из всех топологий вычислительных сетей, поскольку передача данных между рабочими станциями проходит через центральный узел (при его хорошей производительности) по отдельным линиям, используемым только этими рабочими станциями.
Частота запросов передачи информации от одной станции к другой невысокая по сравнению с достигаемой в других топологиях.
Кольцевая топология.
При кольцевой топологии сети рабочие станции вязаны одна с другой по кругу.
Сообщения циркулируют регулярно по кругу.
Рабочая станция посылает по определенному конечному адресу информацию, предварительно получив из кольца запрос.
Пересылка сообщений очень эффективна, так как большинство сообщений можно отправлять «в дорогу» по кабельной системе одно за другим.
Очень просто можно сделать кольцевой запрос на все станции.
Продолжительность передачи информации увеличивается пропорционально количеству рабочих станций, входящих в вычислительную сеть.
Основная проблема при кольцевой топологии заключается в том, что каждая рабочая станция должна активно участвовать в пересылке информации, и в случае выхода из строя хотя бы одной из них вся сеть парализуется.
^ Шинная топология.
При шинной топологии среда передачи информации представляется в форме коммуникационного пути, доступного для всех рабочих станций, к которому они все должны быть подключены.
Все рабочие станции могут непосредственно вступать в контакт с любой рабочей станцией, имеющейся в сети.
Рабочие станции в любое время без прерывания работы всей вычислительной сети могут быть подключены к ней или отключены.
Функционирование вычислительной сети не зависит от состояния отдельной рабочей станции.
Благодаря тому, что рабочие станции можно включать без прерывания сетевых процессов и коммуникационной среды, очень легко прослушивать информацию, т.е. ответвлять информацию из коммуникационной среды.
Для организации межсетевых соединений необходим соответствующий протокол, представляющий собой набор договоренностей, который определяет обмен данными между различными программами.
^ Коммуникация между ЭВМ.
Для того, чтобы две ЭВМ могли связаться между собой, необходим некоторый физический носитель информации. Это может быть, например, радиоволна, световодный или электрический кабель и т.п. Проще всего в условиях современного города использовать обычную телефонную сеть, но в этом случае нужно преобразовать цифровые сигналы, передаваемые с ЭВМ, в последовательность электрических сигналов звуковой частоты, которые можно передать по телефонным проводам. Преобразование цифровой информации в звуки называется модуляцией, обратный процесс - демодуляцией. Прибор, который выполняет модуляцию и демодуляцию - называется модем. Факс-модем позволяет так же отправлять и принимать факсимильные сообщения.
Модем
Модем преобразует цифровые сигналы терминала или компьютера в аналоговые сигналы, которые могут передаваться по телефонному оборудованию. Модем может быть представлен и как посылающий и как получающий конец коммуникационного канала. Одна из важных характеристик модема - скорость передачи данных. Ее можно определить числом модуляций сигнала в единицу секунду и измерять в бодах. Но можно говорить о скорости как количестве передаваемых в единицу времени двоичных сигналов - битов в секунду (bps, или бит/сек). Скоростные модемы, использующие сжатие данных при передаче, имеют скорость 33600 бит/с. На скорость передачи данных влияет также выбор линии связи. Так при использовании коммутируемых, т.е. обычных телефонных, линий когда модем подключен параллельно телефонному аппарату, а аппарат их не занимает, скорость передачи данных составляет несколько тысяч бод. При выделенных линиях связи скорость передачи - до нескольких десятков тысяч бод. Эти линии выгодны при передаче больших объемов информации или срочной передачи данных. С использованием таких линий связи действует система резервирования и продажи билетов. Использование спутниковой связи и каналов цифровой передачи информации повышает пропускную способность до сотен миллионов килобод. Благодаря этим каналам передачи информации оказывается возможной интеграция всех компьютерных сетей в глобальные.
^ Каналы связи
Канал связи - это звено, через которое проходят данные при передаче от посылающего оборудования к получающему оборудованию в пределах коммуникационной системы. Он состоит из одного или нескольких средств распространения информации, включая двойной перекрученный провод, коаксиальный кабель, оптоволокно, микроволны и коммуникационные спутники. Двойной перекрученный провод (витая пара) состоит из пары медных проводов, перекрученных вместе. Недостаток этого провода состоит в том, что он восприимчив к внешним электрическим помехам.
Коаксиальный кабель - это высококачественная коммуникационная линия, которая используется в ЛВС.
Оптоволокно - это технология, которая может в конечном итоге вытеснить общепринятый провод и кабель в коммуникационных системах.
Микроволны - это тип радиоволн, которые могут использоваться для обеспечения высокоскоростной передачи посредством голоса и данных. Недостаток их заключается в том, что микроволны могут передаваться только по исключительно прямой линии, на пути которой не должно быть никаких препятствий типа зданий, гор и т.д. Линии пролегают от одной микроволновой станции к другой. Максимальное расстояние между ними - около 60 км .
Спутниковые коммуникации могут получать сигналы с земли, усиливать их и ретранслировать обратно на землю. Наземные станции - это коммуникационные средства, которые снабжены огромными блюдцеобразными антеннами для передачи и получения данных со спутников. Передача данных на спутник называется верхним каналом связи, а со спутника - нижним.
Internet
Глобальная вычислительная сеть объединяет абонентов, расположенных в различных странах на различных континентах. Взаимодействие между абонентами такой сети может осуществляться на базе телефонных линий связи, радиосвязи и систем спутниковой связи. Глобальные вычислительные сети позволяют решить проблему объединения информационных ресурсов всего человечества и организации доступа к этим ресурсам.
Компьютерная сеть Internet является наиболее популярной глобальной сетью.
Internet - бурно разросшаяся совокупность компьютерных сетей, опутывающих земной шар, связывающих правительственные, военные, образовательные и коммерческие институты, а также отдельных граждан, с широким выбором компьютерных услуг, ресурсов, информации. Комплекс сетевых соглашений и общедоступных инструментов Сети разработан с целью создания одной большой сети, в которой компьютеры, соединенные воедино, взаимодействуют, имея множество различных программных и аппаратных платформ. Вместе с тем, что же такое INTERNET невозможно понять, не коснувшись ее истории. Поэтому свой рассказ о сети INTERNET мы начнем с истории ее происхождения. В 60-ых годах нашего века, по заказу агентства передовых исследовательских проектов (ARPA) Министерства обороны США, исследователи начали экспериментировать с соединением компьютеров между собой с целью организации обменом информации через телефонные каналы. ARPA хотело знать, могут ли компьютеры, расположенные в разных местах соединяться, используя новую технологию, известную как "коммутация пакетов" (packet switching). Эта технология, при которой данные, предназначенные для передачи, разделяются на небольшие фрагменты, каждый со своим собственным "адресом пересылки", обещала позволить нескольким пользователям работать с одной линией связи. Особенно важным, с точки зрения ARPA, было то, что это позволяло создавать сети, в которых автоматически мог выбираться маршрут, по которому передавались данные. Предыдущие компьютерные сетевые системы требовали линий связи между каждым компьютером в сети. Пакетная система позволяла создавать магистрали данных, в которой большое количество пакетов могли, по существу, использовать совместно один канал.
Так как система, известная как ARPANet, росла, университеты разработали способ использования ее для проведения интерактивных телеконференций. Они начались как научно-ориентированные дискуссии, но, постепенно, стали, также, одной из разновидностей средств массовой информации, поскольку люди оценили возможность общения с сотнями, или даже тысячами людей по всей стране и, даже, по всему миру. Тогда-то и появился один из популярных лозунгов INTERNET - "Превратим мир в информационную деревню".
Протокол
В 70-х годах ARPA поддержала разработку правил (или протоколов) передачи данных между различными типами компьютерных сетей. Эти межсетевые протоколы сделали возможным разработку Всемирной Сети (компьютеры стали “говорить” на одном языке), которая сегодня объединяет все типы компьютеров, минуя национальные границы. В течение 70-ых годов развивались связи между ARPANet и партнерами в других странах. Весь мир теперь накрывала компьютерная паутина.
Протоколы задают способы передачи сообщений и обработки ошибок в сети, а также позволяют разрабатывать стандарты, не привязанные к конкретной аппаратной платформе. Все параметры — от скорости передачи данных до методов адресации при транспортировке отдельных сообщений — задаются протоколами, используемыми в данной конкретной сети.
В INTERNET используется протокол TCP/IP. Эти буквы означают Transmission Control Protocol/Internet Protocol (Протокол управления передачей/ Межсетевой протокол). IP отвечает за адресацию в сети, а TCP обеспечивает доставку сообщений по нужному адресу. IP-адреса — уникальные номера, которые применяются для идентификации компьютеров в Internet. IP-адрес состоит из четырех номеров (каждый по величине не больше 255 в десятичной записи), отделенных друг от друга точками.
192.33.33.22 — это IP-адрес, также как и 138.40.11.1.
Крайнее слева число обозначает крупную сеть; числа, которые стоят правее, указывают на более мелкие участки внутри этой крупной сети и так до тех пор, пока мы не попадем на конкретный компьютер. Чтобы облегчить запоминание, компьютеры стали обозначать специальными именами, например liberty.uc.wlu.edu (такое имя называется доменным). С подобной адресной информацией работать легче, потому что доменные имена обладают постоянной структурой, опираясь на которую можно понять, к чему они относятся. Эти протоколы были разработаны Робертом Кэном и Винтоном Серфом. Благодаря этим протоколам были созданы механизмы, позволившие создать INTERNET.
^ WWW (World Wide Web)- “Всемирная паутина”
Несколько лет назад появилась новая технология Internet, названная World Wide Web (WWW), что обычно переводится как «Всемирная паутина».
WWW построена по технологии, в основе которой лежит принцип создания гипертекстовых документов (web-страниц).
Гипертекстовый документ в компьютерном исполнении — это файл (текст, графическое изображение и любой другой фрагмент информации), имеющий в своей структуре ссылки на другие файлы (документы), которые в свою очередь содержат ссылки на следующие, и т.д. Таким образом они оказываются связанными между собой. WWW имеет систему адресации.
Адрес любого web-сервера начинается с аббревиатуры http, обозначающий вид протокола передаваемых данных (в данном случае это Нурег Text Transmission Protocol — протокол передачи гипертекста). Для работы в WWW используется протокол HTTP (Hyper Text Transmission Protocol), а программы, позволяющие работать с соответствующими документами в Internet, называют просмотрщиками, или браузерами (browser).
^ Е-Mail (Electronic mail - электронная почта).
Позволяет обмениваться сообщениями с помощью компьютера. Электронная почта похожа на обычную почту, но письма нужно не опускать в почтовый ящик, а отправлять и принимать с помощью специальных программ, установленных на компьютере. Преимущества электронной почты по сравнению с обычной - многократно большая скорость доставки информации. Преимущество над телефонией - передача информации в виде, допускающем последующую ее компьютерную обработку получателем (редактирование, помещение в базу данных, и т.д.) В отличие от других способов обмена информацией между ЭВМ система электронной почты дает возможность такого обмена с любой удаленной машиной при фактической связи только с ближайшим узлом системы (например, абонент из Мурманска связывается с узлом в Мурманске). Для проверки своего “почтового ящика” получатель так же связывается с ближайшим узлом, на котором послание хранится до того момента, пока он не выйдет на связь и не заберет его (отложенное чтение).
^ News (Usernet, Телеконференции)
Usernet сейчас - это тысячи News-групп, каждая из которых содержит статьи с определенной темой. Статья представляет собой обычное письмо, только в отличии от электронной почты ее может прочитать любой, кто подпишется на эту группу. Часто Usenet называют телеконференциями или эхо - почтой, эхо - конференциями. Телеконференции действуют на основе уставов - правил принятых самими участниками. Usenet больше всего напоминает периодическую печать. Подписавшись на группы с интересующей темой, абонент сети регулярно получает статьи самых различных авторов, которые, также подписаны на эту группу. Но в отличие от газет и журналов, абонент может, например, не согласиться с автором и послать опровержение в ту же группу, или наоборот, добавить свою информацию в подтверждение. Одним словом, участвовать в дискуссии. Существует возможность отправлять и получать статьи практически в/из любой сети мира. Поскольку число абонентов постоянно увеличивается, новые группы создаются непрерывно.
^ IRC (Internet Relay Chat)
Очень похож на News, но диалог ведется в реальном времени, как на селекторном совещании. Множество различных групп. Есть русскоязычные группы (например, сервер irc.funet.fi канал #russian). Одновременно поддерживается обмен сообщениями между двумя пользователями. Есть возможность передавать файлы по IRC-каналам.
^ FTP (File Transfer Protocol)
Позволяет пользователям одной машины получать доступ к файловой системе и получать (передавать) файл с другой машины (на другую машину). На многих машинах INTERNET имеются огромные коллекции (терабайты информации) архивов программных средств, всевозможной документации, художественной литературы, компьютерные фильмы, музыка и др. Как правило, этот сервис предоставляется бесплатно, при условии, что в качестве имени пользователя вы зададите anonymous, а в качестве пароля свой e-mail адрес.
BBS ( Bulletin Board System, Электронные доски объявлений)
Электронной доской объявлений называют отдельную ЭВМ, к которой посредством телефонной сети могут обращаться другие пользователи, и у которой открыт доступ к части дискового пространства для записи информации («объявлений») или можно скопировать информацию оттуда.
Гипертекст.
Гипертекст – это текст с выделенными местами – ссылками, которые определяют соответствующие действия, например показ изображения, открытие другого документа и т. д.