Компьютерные сети и Интернет. Лекция 1.. Как организуется межкомпьютерная сеть. Для чего компьютеры объединяют в сеть? Перечислим задачи, которые трудно. - презентация

1 Компьютерные сети и Интернет. Лекция 1.

2 Как организуется межкомпьютерная сеть. Для чего компьютеры объединяют в сеть? Перечислим задачи, которые трудно или невозможно решить без организации информационной связи между различными компьютерами: перенос информации на большие расстояния(сотни, тысячи км); совместное использование несколькими компьютерами дорогостоящих аппаратных, программных или информационных ресурсов – мощного процессора, емкого накопителя, высоко производительного лазерного принтера, баз данных, программного обеспечения и т.д.; перенос информации с одного компьютера на другой при несовместимых флоппи-дисководах(5,25 и 3,5 дюйма); совместная работа над большим проектом, когда исполнители должны всегда иметь последние, актуальные копии общих данных во избежании путаницы и т.п..

3 Есть три основных способа организации межкомпьютерной связи: объединение двух рядом расположенных компьютеров через их коммуникационные порты посредством специального кабеля; передача данных от одного компьютера другому посредством модема с помощью проводных или спутниковых линий связи; объединение компьютеров в компьютерную сеть.

4 Часто при организации связи между компьютерами за одним компьютером закрепляется роль поставщика ресурсов(программ, данных и т.д.), а за другим – роль пользователя этих ресурсов. В этом случае первый компьютер называется сервером(или файловым сервером), а второй-клиентом или рабочей станцией. Сервер (англ. Serve – обслуживать) – это высоко производительный компьютер с большим объемом внешней памяти, который обеспечивает обслуживание других компьютеров путем управления распределения дорогостоящих ресурсов совместного пользования(программ, данных и периферийного оборудования). Клиент (рабочая станция) – любой компьютер имеющий доступ к услугам сервера. Клиентом также называют прикладную программу, которая от имени пользователя получает услуги сервера. Соответственно программное обеспечение, которое позволяет компьютеру предоставлять услуги другому компьютеру, называют сервером – так же как и сам компьютер.

5 Для преодоления несовместимости интерфейсов отдельных компьютеров вырабатывают специальные стандарты, называемые протоколами коммуникации. Протокол коммуникации – это согласованный набор конкретных правил обмена информацией между разными устройствами передачи данных. Имеются протоколы для скорости передачи, форматов данных, контроля ошибок и др. Для работы с сетью необходимо наличие специального сетевого программного обеспечения, которое обеспечивает передачу данных в соответствии с заданным протоколом. В последнее время широкое применение нашли так называемые пакетные протоколы. При использовании протоколов этого типа данные, которыми обмениваются компьютеры, режутся на небольшие блоки. Каждый блок как бы вкладывается в конверт (инкапсулируется), в результате чего образуется пакет. Пакет содержит как сами данные, так и служебную информацию: от кого отправлен, кому предназначен какой пакет должен следовать за ним, длину, поле контрольной суммы.. Контрольная сумма данных содержит информацию, необходимую для контроля ошибок. Первый раз она вычисляется передающим компьютером. После того как пакет будет передан, контрольная сумма повторно вычисляется принимающим компьютером. Если значения не совпадают, это означает, что данные пакета были повреждены при передаче. Такой пакет отбрасывается, и автоматически направляется запрос повторно передать пакет.

6 Рассмотрим простой пример пакетной связи. Допустим, Вы написали письмо другу на трех листах, потом вложили их в три разных конверта, поставили на них цифры 1,2,3 и опустили в три разных почтовых ящика. Каждый листок пойдет к адресату своим путем. Возможно, что третий листок придет раньше первого, но это не помешает собрать их в правильном порядке и прочесть. Обратите внимание, что в такой переписке особую роль играет конверт. Это не просто упаковка для письма. Это необходимый элемент протокола. Установленного почтовой службой(например, Министерством связи). На конверте написано, куда надо доставить содержимое (адрес и почтовый индекс получателя). И указано, куда надо вернуть конверт в случае недоставки(обратный адрес) Если конверт подписан неправильно или на нем нет марки, свидетельствующей о том, что услуга оплачена, то протокол не соблюден и письмо до адресата может не дойти. Пакетный протокол обеспечивает циркуляцию пакетов в сети, а также получение их адресатом и сборку. При установлении связи устройства обмениваются сигналами для согласования коммуникационных каналов и протоколов. Этот процесс называется подтверждением установления связи(англ. HandShake – рукопожатие).

7 Компьютерная сеть(англ. Computer NetWork, от net-сеть и work-работа) – это система обмена информацией между компьютерами. Представляет собой совокупность трех компонент: 1) сети передачи данных (включающей каналы передачи данных и средства коммуникации); 2) компьютеров, взаимосвязанных сетью передачи данных; 3) сетевого программного обеспечения. Компьютерные сети бывают локальные и глобальные. Если компьютеры находятся недалеко друг от друга, используют общий комплект сетевого оборудования и управляются одним пакетом программного обеспечения, то такую компьютерную сеть называют локальной. Простейшие локальные сети используются для обслуживания рабочих групп. Рабочая группа – это группа лиц, работающая над одним проектом(например над выпуском одного журнала или разработкой одного самолета) или просто сотрудники одного подразделения. Если в локальной сети нет специализированных компьютеров, то сеть называют одноранговой. Если такие компьютеры есть – то это сеть типа клиент-сервер. При соединении нескольких локальных сетей между собой, возникает межсетевое объединение или, иначе говоря, глобальная сеть.

8 Конфигурация локальной сети называется топологией. Наиболее простой вид топологии – шина. В такой сети все компьютеры подключены к одному кабелю. На шину похожа структура называемая кольцо. Для локальных сетей, основанных на файловом сервере, может применяться схема звезда. От схемы зависит состав оборудования и программного обеспечения. Топологию выбирают, исходя из потребностей предприятия. Если предприятие занимает многоэтажное здание, то в нем может быть применена схема снежинка, в которой имеются файловые серверы для разных рабочих групп и один центральный сервер для всего предприятия.

9 Как соединяются между собой локальные сети. Для соединения локальных сетей используются следующие устройства, различающиеся между собой по назначению и возможностям: Мост(англ. Bridge) связывает две локальные сети, предает данные между сетями в пакетном виде, не производя в них никаких изменений. Маршрутизатор (англ. Router) объединяет сети с общим протоколом более эффективно, чем мост. Он позволяет, например, расщеплять большие сообщения на более мелкие куски, обеспечивая тем самым взаимодействие локальных сетей с разным размером пакета. Маршрутизатор может пересылать пакеты на конкретный адрес (мосты только отфильтровывают ненужные пакеты), выбирать лучший путь для прохождения пакета и многое другое. Чем сложнее и больше сеть, тем больше выгода от использования маршрутизаторов. Мостовой маршрутизатор ( англ. Brouter) – это гибрид моста и маршрутизатора, который сначала пытается выполнить маршрутизацию, где это возможно, а затем в случае неудачи переходит в режим моста. Шлюз(англ. GateWay) в отличие от моста применяется в случаях, когда соединяемые сети имеют различные сетевые протоколы. Поступившее в шлюз сообщение от одной сети преобразуется в друге сообщение, соответствующее требованиям следующей сети. Таким образом, шлюзы не просто соединяют сети, а позволяют им работать как единая сеть.

10 Что такое сеть Интернет и как она работает. Интернет(англ.Internet- между сетей) – гигантская всемирная компьютерная сеть, объединяющая десятки тысяч сетей всего мира. Её назначение – обеспечить любому желающему постоянный доступ к любой информации. Интернет предлагает практически неограниченные информационные ресурсы, полезные сведения, учебу, развлечения, возможность общения с компетентными людьми, услуги удаленного доступа, передачи файлов, электронной почты и многое другое. Интернет обеспечивает принципиально новый способ общения людей, не имеющий аналогов в мире. Интернет финансируется правительствами, научными и образовательными учреждениями, коммерческими структурами и миллионами частных лиц во всех частях света, но никто конкретно не является ее владельцем. Управляет сетью Совет по архитектуре Интернета.

11 Как можно связаться с Интернетом? Самый простой и недорогой способ – посредством модема и телефонной линии. При этом используются три типа подключения. Отличающиеся друг от друга по объему услуг и цене: ) почтовое – позволяет только обмениваться электронной почтой с любым пользователем Интернета (самое дешевое); ) сеансное в режиме on-line ( на прямом проводе) – работа в диалоговом режиме – все возможности сети во время сеанса; ) прямое(личное), самое дорогостоящее – все возможности в любое время. При работе в сеансном режиме доступ к Интернету обычно покупается у провайдеров(англ.provide – предоставлять, обеспечивать) – фирм, предоставляющих доступ к некоторой части Интернета и поставляющих ее пользователям разнообразные услуги.

12 Как связываются между собой сети в Интернете? Отдельные участки Интернета представляют собой сети различной архитектуры, которые связываются между собой с помощью маршрутизаторов. Передаваемые данные разбиваются на небольшие порции, называемые пакетами. Каждый пакет перемещается по сети независимо от других пакетов. Сети в Интернете неограниченно коммутируются(т.е. связываются) друг с другом, потому что все компьютеры, участвующие в передаче данных, используют единый протокол коммуникации TCP/IP ( читается ти-си-пи.ай-пи). На самом деле протокол TCP/IP - это два разных протокола, определяющие различные аспекты передачи данных в сети: протокол TCP (Transmission Control Protocol) – протокол управления передачей данных, использующий автоматическую повторную передачу пакетов, содержащих ошибки; этот протокол отвечает за разбиение передаваемой информации на пакеты и правильное восстановление информации из пакетов получателя; протокол IP( Internet Protocol) – протокол межсетевого взаимодействия, отвечающий за адресацию и позволяющий пакету на пути к конечному пункту назначения проходить по нескольким сетям. Схема передачи информации по протоколу TCP/IP такова: протокол TCP разбивает информацию на пакеты и нумерует все пакеты; далее с помощью протокола IP все пакеты передаются получателю, где с помощью протокола TCP проверяются, все ли пакеты получены; после получения всех пакетов протокол TCP располагает их в нужном порядке и собирает в единое целое.

13 Каким образом пакет находит своего получателя? Каждый компьютер в сети Интернет, имеет два равноценных уникальных адреса: цифровой IP-адрес и символический доменный адрес. Присваивание адресов происходит по следующей схеме: международная организация Сетевой Информационный Центр выдает группы адресов владельцам локальных сетей, а последние распространяют конкретные адреса по своему усмотрению. IP-адрес компьютера имеет длину 4 байта. Обычно первый и второй байты определяют адрес сети, третий байт определяет адрес подсети, а четвертый – адрес компьютера в подсети. Для удобства IP-адрес записывают в виде четырех чисел со значениями от 0 до 255, разделенных точками, например: Адрес сети ; адрес подсети – 5; адрес компьютера в подсети – 150. Доменный адрес (англ.domain – область) в отличие от цифрового является символическим и легче запоминается. Пример доменного адреса: barsuk.les.nora.ru Здесь домен barsuk – имя реального компьютера, обладающего IP-адресом, домен les –имя группы, присвоившей имя этому компьютеру, домен nora – имя более крупной группы, присвоившей имя домену les, и т. д. В процессе передачи данных доменный адрес преобразуется в IP-адрес.

14 Вопросы для самоконтроля: Каково назначение межкомпьютерной связи? Опишите технологию клиент-сервер. Каким образом решается проблема несовместимости интерфейсов в компьютерных сетях? Что такое протокол коммуникации? Почему данные передаются с помощью пакетов? Охарактеризуйте основные виды сетевых топологий. В каких областях и с какой целью применяются локальные сети? Что такое IP-адрес?