Основы компьютерных сетей

Темы для обсуждения n Локальные и глобальные компьютерные сети Локальные и глобальные компьютерные сети n История развития Интернет История развития Интернет n Протокол TCP/IP Протокол TCP/IP n Способы адресации Способы адресации n Типы доступа Типы доступа n Основные сервисы Интернет Основные сервисы Интернет

Что такое компьютерная сеть? Компьютерная сеть – это два компьютера, обменивающиеся сообщениями. Различают локальные (LAN) и глобальные (WAN) сети

Локальные и глобальные сети n Локальные сети (LAN - local area networks) объединяют находящиеся недалеко друг от друга компьютеры n Компьютеры в территориально- распределенных сетях (WAN - wide area networks) могут находиться на расстоянии десятков километров.

Соединение локальных и глобальных сетей

Параллельная передача данных n При параллельной передаче биты данных передаются одновременно по нескольким проводникам(по шине).

Последовательная передача данных n Последовательное соединение подразумевает передачу данных по очереди бит за битом.

Методы передачи данных: n симплексный(simpex) - данные предаются только в одном направлении n полудуплексный(half-duplex) - в обоих направлениях но в разное время n дуплексный(duplex) - одновременно в обоих направлениях

Что такое коммутация и зачем она нужна? Коммутация, или переключение соединения позволяет аппаратным средствам использовать один и тот же физический канал для соединения со множеством устройств. Этот принцип лежит в основе телефонной сети общего пользования (ТФОП). Используя механизм коммутации можно обойтись одной единственной линией.

Коммутация цепей n Переключение цепей создает единое непрерывное соединение между двумя сетевыми устройствами. n Устройства делят между собой физический канал связи и вынуждены ждать, пока он не освободится. n В телефонной сети используют именно этот способ коммутации.

Коммутация пакетов n Переключение пакетов позволяет не поддерживать постоянный физический канал между двумя устройствами. n Информация при этом способе коммутации делится на части, называющиеся пакетами, и каждый пакет передается отдельно, по свободным в данный момент каналом связи n При этом каждый пакет может проходить по своему маршруту.

Серверы и Клиенты n Сервер - это компьютер или программа, предоставляющие некоторые услуги другим компьютерам или программам. n На одном компьютере могут одновременно функционировать несколько серверов, предоставляющих различные услуги.

Серверы и Клиенты Базисные компьютеры называют хостами (англ. host) или узлами сети. Это компьютеры, связь между которыми поддерживается 24 часа в сутки.

Серверы и Клиенты Клиент - это компьютер или программа, использующая ресурсы сервера. Как и в случае сервера, на одном компьютере одновременно могут работать (и обычно работают) несколько клиентов.

Что такое протокол передачи данных? Протокол - это стандарт, согласно которому компьютеры обмениваются данными Можно говорить о протоколах различных уровней, в частности, о протоколах уровня приложений и уровня передачи данных

Как соединяются компьютеры в сети? Для объединения компьютеров могут использоваться n Обычные телефонные (коммутируемые) линии n Выделенные (некоммутируемые) линии, соединяющие абонентов напрямую, минуя АТС. n Спутниковые линии связи. n Волоконно-оптические линии связи. n Радиорелейные линии связи

Устройства подключения линий связи к компьютерам сетевые платы (сетевые адаптеры), модемы - только при подключении через телефонную линию. n Назначение этих устройств - преобразовывать информацию, поступающую от компьютера, в электрический, радио или световой сигнал для передачи его по линиям связи и для обратного преобразования при поступлении сигнала из сети - в компьютер.

Модем МОДЕМ (от слов МОдулятор и ДЕМодулятор, которые описывают основные функции модема) осуществляет преобразование информации из цифровой (в компьютере) в аналоговую ( например, в телефонной линии) – модуляция и наоборот – демодуляция.

Схема преобразования сигнала с помощью модема

Подводим итоги Принципы соединения компьютеров в сеть: n Компьютеры должны быть соединены с помощью линий связи. n Для подключения линий связи к компьютерам используются специальные электронные устройства. n Компьютеры взаимодействуют по специальным протоколам. n На каждом компьютере устанавливаются программы для совместной работы в сети

История развития Интернет В 1964 году компания «Rand Corporation» разработала концепцию децентрализованной сети. Тысячи компьютеров, объединенных в сеть действовали подобно нейронам человеческого мозга - повреждение или выход из строя одного из нейронов не приводит к потере работоспособности или разрушению всей системы. Такую сеть предполагалось использовать для связи в случае новой войны.

История развития Интернет В 1969 году агентству перспективных исследований (Advanced Research Projects Agency, ARPA) МО США было поручено создание сети, объединяющей компьютеры военных научно- исследовательских и учебных заведений. Эта сеть называлась ARPANet.

История развития Интернет Параллельно с ARPANet развивались и другие компьютерные сети. Проблема заключалась в том, что все они работали по-разному. Для того, чтобы они могли работать совместно, необходимо было выработать общий сетевой протокол.

История развития Интернет Сетевой протокол - совокупность договоренностей о том, как сеть должна передавать данные и обрабатывать ошибки.

История развития Интернет В 1974 году в ходе выполнения проекта Internetting Project («Проект объединения сетей) был разработан протокол TCP/IP. В 1983 году МО США приняло этот протокол в качестве обязательного для использования. Был установлен стандарт, согласно которому должна была развиваться Интернет

Теперь мы можем дать определение Интернет: Интернет - совокупность сетей различного масштаба (гиперсеть, метасеть, сеть сетей), использующих протокол TCP/IP.

Однако существуют сети, использующие иные протоколы (например, FidoNet). Пользователи таких сетей также могут подключаться к Интернет, но не напрямую, а через шлюзы.

Шлюз - компьютер или программа, предназначенные для перевода данных, принятых в одной сети в формат, принятый в другой сети.

Протокол TCP/IP Протокол TCP/IP состоит из 2 частей: n Transmission Control Protocol (TCP) протокол контроля за передачей данных n Internet Protocol (IP) протокол передачи данных На самом деле он представляет собой совокупность около 100 протоколов различного уровня.

Протокол TCP/IP TCP отвечает за разбиение передаваемой информации на блоки. К каждому блоку добавляется заголовок длиной 20 байт, в результате формируется пакет.

Протокол TCP/IP В заголовке содержатся следующие данные: n адрес отправителя; n адрес получателя; n номер пакета; n номер следующего пакета.

Протокол TCP/IP TCP отвечает также за сборку пакетов в конечном пункте воедино в соответствии с их номерами. Если какой-либо из пакетов утерян или поврежден(передан с ошибками), то его передачу повторяют.

Протокол TCP/IP IP отвечает непосредственно за передачу данных по сети и адресацию.

Способы адресации IP-адресация Компьютер, входящий в состав Интернет получает уникальный адрес, состоящий из четырех чисел от 0 до 255, отделенных друг от друга точками. Например:

IP адрес и TCP/IP

Способы адресации Пока количество компьютеров в составе Интернет было сравнительно невелико, каждый вновь подключаемый компьютер регистрировали в сетевом центре информации (Network Information Center, NIC). Этот центр регулярно высылал список мнемонических имен и IP-адресов компьютеров в составе Интернет.

Способы адресации Однако в настоящее время к Интернет подключены 80 миллионов компьютеров в 240 странах мира. Оперативные обновление и рассылка этого списка стали невозможными.

Способы адресации Для решения этой проблемы была введена доменная система имен (Domain Name System, DNS) Domain в переводе с английского – область, сфера действия. Ответственность за назначение имен возложили на группы пользователей отвечающих за ту или иную область сети.

Способы адресации Примеры DNS-адресов: fio.ru novsu.ac.ru novgorod.ru Удачно выбранный, легко запоминающийся адрес - залог популярности. Наиболее востребованные имена порой даже разыгрывают в лотерею (например, internet.ru).

Способы адресации Справа располагается старший домен. По нему можно определить, в какой стране зарегистрирован данный компьютер. Списки старших доменов приводятся в справочниках по Интернет.

Способы адресации n ru - Россия n by - Белоруссия n ua - Украина n kz - Казахстан n uk - Великобритания n de - Германия n fr - Франция n it - Италия n us - США (редко) n gov - правит. n mil - военные n com- коммерч. n еdu - образов. n net - сетевые n org – прочие Примеры старших доменов:

Примеры доменной адресации n n n ftp.ru ftp.ru n Unior.k12.edu

Способы адресации URL – Universal Resource Locator – общая форма представления адреса ресурса в Интернет URL формируется следующим образом: ://адрес компьютера>{/ } Примеры:

Типы доступа к Интернет В Internet имеется несколько видов доступа. Чем больше возможностей предоставляет вид доступа и чем более он быстр, тем он более дорог. Рассмотрим различные способы подключения в порядке убывания стоимости.

Типы доступа к Интернет n Непосредственный доступ n Доступ «по вызову» (Dial- up Access, Dial-up) n Доступ UUCP n Доступ через другие сети

Типы доступа к Интернет Непосредственный доступ позволяет использовать все возможности сети. Фирма - провайдер, предоставляющая услуги связи, арендует выделенную телефонную линию с выбранной вами пропускной способностью и размещает сервер непосредственно у Вас. Это дорогой способ доступа в Интернет.

Типы доступа к Интернет Вы можете подключить к серверу компьютеры локальной сети. Каждый из компьютеров локальной сети будет полноправным членом Интернет и сможет воспользоваться любым из ее сервисов.

Типы доступа к Интернет Доступ «по вызову» (Dial-up Access, Dial-up) При организации доступа «по вызову» пользователь получает логическое имя (login) и пароль. При этом компьютер на самом деле не становится частью сети, он просто имеет доступ к услугам другого компьютера, который подключен к сети постоянно.

Типы доступа к Интернет Доступ UUCP (off-line) Все системы UNIX поддерживают сервис, называемый UUCP, который позволяет пересылать данные по стандартным телефонным линиям. UUCP позволяет лишь пересылать файлы из одной системы в другую. Этот тип доступа позволяет рaботать с почтой Internet и новостями USENET.

Типы доступа к Интернет При этом пользовательский компьютер просто связывается с другим, который подключен к Internet, и обменивается с ним файлами.

Типы доступа к Интернет Доступ через другие сети Разные сети, подключенные к Internet, в разной степени интегрированы в нее. Большинство сетевых служб, таких как Bitnet или CompuServe, устанавливают сетевые средства (шлюзы), позволяющие обмениваться электронной почтой между этими системами и Internet.

Сервисы Интернет Под сервисами или службами Internet обычно понимаются те виды услуг, которые оказываются серверами, входящими в сеть. Рассмотрим наиболее популярные из сервисов Интернет

Сервисы Интернет n Электронная почта ( ) - сервис передачи сообщений. n Usenet (телеконференции, группы новостей). n FTP - сервис передачи файлов. n Telnet - сервис удаленного доступа к компьютерам. n World-Wide Web (WWW, Web, «Всемирная паутина») -сервис поиска и просмотра гипертекстовых документов, включающих в себя графику, звук и видео.

Сервисы Интернет Электронная почта ( ) является одним из самых старых сервисов Интернет (появилась в 1970 г.). Работает в режиме off- line («отложенное чтение»).

Сервисы Интернет Электронная почта ( ) Посылая сообщение по электронной почте, Вы должны заполнить те же поля, что и в обычном письме - куда и кому письмо предназначено, обратный адрес (только все имена и адреса, конечно, электронные). Вы можете отправить письмо под копирку нескольким адресатам, можете присоединить к письму файл и так далее.

Сервисы Интернет Электронная почта ( ) Дальнейшая работа с электронным письмом также сильно напоминает отправку обычного письма. Вы соединяетесь с почтовым сервером (обычно по протоколу POP3 - Post Office Protocol) и отправляете письмо на этот сервер (относите на почту). Далее почтовый сервер организует доставку письма на почтовый сервер получателя, откуда он (получатель) может забрать письмо.

Сервисы Интернет Электронная почта ( ) Работать с электронной почтой можно с помощью программы Outlook Express. Кроме того, на многих Web-сайтах есть возможность создания бесплатного почтового ящика, например:

Сервисы Интернет Вид экрана программы OutlookExpress

Сервисы Интернет Электронная почта ( ) Примеры адресов почтовых ящиков

Сервисы Интернет Электронная почта ( ) Преимущества n Высокая скорость доставки n Дещевизна n Надежность n Возможность пересылки как тестовых, так и нетекстовых файлов n Возможность получения письма и ответа на него в любое удобное время

Сервисы Интернет Электронная почта ( ) Недостатки n Возможность наличия вирусов в файлах-приложениях. n Отсутствие невербальных аспектов

Сервисы Интернет Электронная почта ( ) Последний недостаток можно частично компенсировать использованием эмотиконов (смайликов) :-) - «улыбочка» :-( - неудовольствие ;-) - подмигивание 8-) - крайняя степень удивления (или тот факт, что Вы носите очки).

Сервисы Интернет Телеконференции (Usenet) Иногда нужно не просто обмениваться сообщениями, а делать это более организованно, в рамках некоторой дискуссии, посвященной определенной теме. Сервис, позволяющий организовать подобные дискуссии, называется Usenet.

Сервисы Интернет Телеконференции (Usenet) Этот сервис работает следующим образом. В Сети организованы серверы Usenet (или news- серверы), которые собственно и ведут прием и отправку сообщений от пользователей, причем все news-серверы связаны между собой.

Сервисы Интернет Телеконференции (Usenet) Разобраться в тематике телеконференций можно благодаря тому, что существуют определенные правила составления их адресов (названий).

Сервисы Интернет Телеконференции(Usenet) Название телеконференции начинается с имени иерархии n comp - компьютеры и программирование n news - вопросы, связанные с ТКФ n rec -отдых, хобби n sci - наука n soc - социальные вопросы n talk - беседы n misc - все остальное

Сервисы Интернет Телеконференции(Usenet) Например, нетрудно разобраться в тематике ТКФ с адресами comp.sys.sun.admin relcom.comp.os.os2 (названия многих российских ТКФ начинаются с иерархии relcom, поскольку первоначально их развивало АО «Релком»). Интересные телеконференции находятся в иерархиях relcom.education и relcom.kids.

Сервисы Интернет Телеконференции Работа может происходить как в реальном времени (режим on-line), так и в режиме отложенного чтения (off-line) с помощью электронной почты. Для работы с ТКФ могут использоваться программы Outlook Express и Netscape Navigator. Вид экрана Netscape Navigator - на след. слайде.

Сервисы Интернет

FTP-сервис FTP - это аббревиатура выражения File Transfer Protocol ( «Протокол Передачи Файлов»). FTP позволяет передавать и принимать файлы с компьютеров, подключенных к Internet. Причем эти файлы могут быть любыми - текстом, изображениями, оцифрованным звуком, архивами и так далее. Данный сервис достаточно старый, появился он вместе с реализацией TCP/IP.

Сервисы Интернет FTP-сервис Файлы, доступные для FTP, объединены в так называемые FTP- архивы - большие коллекции файлов, обычно объединенных общей тематикой, например, архивы общедоступных программ или архивы документов. Внутри архива файлы обычно также структурированы в каталоги по тематикам, например, графические программы или утилиты.

Сервисы Интернет FTP-сервис Практически все крупные и хорошо структурированные FTP-архивы обеспечивают пользователя индексом - списком всех файлов, имеющихся в архиве, обычно с описаниями и названиями каталогов, где эти файлы расположены. Такой индекс традиционно хранится в файле с названием index в корневом каталоге FTP-архива.

Сервисы Интернет FTP-сервис Практически все крупные и хорошо структурированные FTP-архивы обеспечивают пользователя индексом - списком всех файлов, имеющихся в архиве, обычно с описаниями и названиями каталогов, где эти файлы расположены. Такой индекс традиционно хранится в файле с названием index в корневом каталоге FTP-архива.

Сервисы Интернет Telnet С помощью этого сервиса Вы можете управлять удаленной UNIX- машиной, как делали бы это, сидя непосредственно перед ней. На следующем слайде Вы увидите пример того, как выглядит сеанс работы с одним из UNIX-серверов с помощью telnet. К многопользовательским системам с которыми возможно работать посредством telnet, относятся все разновидности UNIX, Windows NT.

Сервисы Интернет Telnet

Сервисы Интернет World-Wide Web Наиболее интересный и динамично развивающийся сервис Интернет Разработка этого проекта была начата в 1989 году в Европейском центре ядерных исследований (CERN, Берн, Швейцария)

Сервисы Интернет World-Wide Web - это распределенная информационная система мультимедиа, основанная на гипертексте.

Сервисы Интернет Рассмотрим три основных составляющих системы WWW: n распределенная информационная система; n мультимедиа; n гипертекст;

Сервисы Интернет Распределенная информационная система Информация хранится на WWW- серверах (servers), то есть компьютерах, на которых установлено специальное программное обеспечение и которые объединены в сеть Internet. Пользователи, имеющие доступ к сети, получают эту информацию при помощи программ просмотра WWW-документов (WWW-browsers).

Сервисы Интернет Распределенная информационная система При этом программа просмотра посылает по компьютерной сети запрос серверу, хранящему файл с необходимым документом. В ответ на запрос сервер высылает программе просмотра требуемый файл или сообщение об отказе, если файл по тем или иным причинам недоступен.

Сервисы Интернет Распределенная информационная система Взаимодействие клиент-сервер происходит по определенным правилам, или, как говорят иначе, протоколу. Протокол, принятый в WWW, называется HyperText Transfer Protocol (протокол передачи гипертекста), сокращенно - HTTP.

Сервисы Интернет Мультимедиа: информация включает в себя не только текст, но и двух- и трехмерную графику, видео и звук.

Сервисы Интернет Гипертекст: информация в WWW представляется в виде документов, каждый из которых может содержать как внутренние перекрестные ссылки, так и ссылки на другие документы, хранящиеся на том же самом или на любом другом сервере. Такие ссылки называют гиперссылками (hyperreferences) или гиперсвязями (hyperlinks).

Сервисы Интернет Гипертекст: На экране компьютера в окне программы просмотра ссылки выглядят как выделенные каким- либо образом (например, другим цветом и/или подчеркиванием) участки текста или графики.

Сервисы Интернет Гипертекст: Выбирая гиперссылки, пользователь программы просмотра может быстро перемещаться от одной части документа к другой или же от одного документа к другому. При необходимости программа просмотра автоматически связывается с соответствующим сервером в сети и запрашивает документ, на который сделана ссылка.

Сервисы Интернет Гипертекст: Для создания Web-ресурсов был разработан специальный язык, названный HyperText Markup Language (HTML), то есть «язык разметки гипертекста». Документ, написанный на HTML, представляет собой текстовый файл, содержащий собственно текст, несущий информацию читателю, и теги разметки (markup tags).

Сервисы Интернет Гипертекст: Тег - это инструкция программе просмотра, как располагать текст на экране, включать в него рисунки, хранящиеся в отдельных графических файлах, и формировать гиперсвязи с другими документами или ресурсами Internet.

Сервисы Интернет Для просмотра Web-ресурсов используются программы Microsoft Internet Explorer и Netscape Navigator.

Спасибо за внимание