Технологическая карта урока по теме: «Интернет. Организация глобальных сетей», §10 И.Г.Семакин, 11 класс

Ф.И. _____________________________класс_____________

План:

История развития глобальных сетей

Аппаратные средства Интернета

Каналы связи

Программное обеспечение Интернета

Как работает Интернет

Вопрос 1: История развития глобальных сетей

Что принять называть научно технической революцией? ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Этапы научно-технической революции:

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

1964 год – _________________________________________________________________________________________________

1969 год – __________________________________________________________________________________________________

1993 год – _________________________________________________________________________________________________

1. Вопрос 2: Аппаратные средства Интернета

   Установите соответствие (соедините стрелками)

   Провайдер сетевых услуг		обеспечивает информационные услуги сети
   		уникальный 32-битовый (в двоичной системе) адрес компьютера, который подключен к сети Интернет
   Сервер-программа		организация, предоставляющая услуги обмена данными в сетевой среде
   		Символьный адрес компьютера в сети Интернет
   Доменная система имен		содержит один или несколько мощных компьютеров-серверов

2. 1 . Что из перечисленного ниже является неправильным IP адресом?

   1) 2.2.2.2.2 2) 111.11.1.111 3) 198.9.189.228 4) 192.167.257.127 ОТВЕТ:_________________

3. 2. Листок с записанным IP-адресом случайно выбросили в корзину, предварительно разорвав его на четыре части. Эти фрагменты обозначили буквами А , Б , В и Г . Восстановите IP -адрес. В ответе укажите последовательность букв, обозначающих фрагменты, в порядке, соответствующем IP -адресу.

   ОТВЕТ:_____________________________________________________________________

4. 3 .Доступ к файлу uk . net , находящемуся на сервере org . de , осуществляется по протоколу ftp . Даны фрагменты адреса файла закодированы буквами от А до Ж . Запишите последовательность этих букв, кодирующую адрес указанного файла в сети Интернет.

   А) org Б) uk В) . de Г) . net Д) :// Е) ftp Ж)/

5. ОТВЕТ: ____________________________________________________________________

   Вопрос 3: Каналы связи

   Технические способы связи в гло­бальной сети:

   ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

   Свой­ства каналов связи: _________________________________________________________________________________

   (заполни пропуски)

   По параметру стоимости самыми дорогими являются _____________________________, самыми дешевыми _________________. По параметру пропускная способность самая низкая ____________________, самая высокая ____________________________ . По параметру помехоустойчивости самая низкая____________________, самая высокая _______________________.

6. Единица измерения пропускной способности - _Кбит/с __ или ____________.

Пропускная способность канала связи 512 байт/сек. За какое время будет передано 300 Кбайт информации?

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Рассчитайте пропускную способность канала (в Кбит/сек), если сообщение объемом 2,5 Мбит проходит за 1/3 мин

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Скорость передачи данных равна 1024000 бит/c. Передача файла через данное соединение заняла 5 секунд. Определите размер файла в Кбайт.

, Хеннер 10-11 класс

23. Организация глобальных сетей

История развития глобальных сетей

Из истории человеческого общества вам должно быть известно, что мно­гие научные открытия и изобретения сильно повлияли не ее ход, на разви­тие цивилизации. К их числу относятся изобретение парового двигателя, открытие электричества, овладение атомной энергией , изобретение радио и пр. Процессы резкого изменения в характере производства, в быту, к ко­торым приводят важные научные открытия и изобретения, принято называть научно-технической революцией.

Различные каналы связи различаются тремя основными свойствами: пропускной способностью, помехоустойчивостью, стоимостью.

По параметру стоимости самыми дорогими являются оптоволоконные линии, самыми дешевыми - телефонные. Однако с уменьшением цены снижается и качество работы линии: уменьшается пропускная способ­ность, сильнее влияют помехи. Практически не подвержены помехам оптоволоконные линии.

Пропускная способность - это максимальная скорость передачи информации по каналу. Обычно она выражается в килобитах в се­кунду (Кбит/с) или в мегабитах в секунду (Мбит/с).

Пропускная способность телефонных линий - десятки и сотни Кбит/с; пропускная способность оптоволоконных линий и линий радиос­вязи измеряется десятками и сотнями Мбит/с.

На протяжении многих лет большинство пользователей Сети подклю­чались к узлу через коммутируемые (т. е. переключаемые) телефонные линии. Такое подключение производится с помощью специального устройства, которое называется модемом. Слово «модем» - это сокра­щенное объединение двух слов: «жодулятор» - «дежодулятор». Модем устанавливается как на компьютере пользователя, так и на узловом ком­пьютере. Модем выполняет преобразование дискретного сигнала (выдава­емого компьютером) в непрерывный (аналоговый) сигнал (используемый в телефонной связи) и обратное преобразование. Основной характеристи­кой модема является предельная скорость передачи данных. В разных мо­делях она колеблется в диапазоне от 1200 бит/с до 56 000 бит/с.

Кабельная связь обычно используется на небольших расстояниях (между разными провайдерами в одном городе). На больших расстояниях выгоднее использовать радиосвязь. Все большее число пользователей в наше время переходят от коммутируемых низкоскоростных подключе­ний к высокоскоростным некоммутируемым линиям связи.

Программное обеспечение Интернета

Работа Сети поддерживается определенным программным обеспечени­ем (ПО). Это ПО функционирует на серверах и на персональных компью­терах пользователей. Как вам должно быть известно из базового курса ин­форматики, основой всего программного обеспечения компьютера явля­ется операционная система, которая организует работу всех других программ. Программное обеспечение узловых компьютеров очень разно­образно. Условно его молено разделить на базовое (системное) и приклад­ное. Базовое ПО обеспечивает поддержку работы сети по протоколу TCP/IP - стандартному набору протоколов Интернета, т. е. оно решает проблемы рассылки и приема информации. Прикладное ПО занимается обслуживанием разнообразных информационных услуг Сети, которые принято называть службами Интернета. Служба объединяет серверы и клиентские программы, обменивающиеся данными по некоторым при­кладным протоколам. Для каждой службы существует своя сервер-про­грамма: для электронной почты, для телеконференций, для WWW и пр. Узловой компьютер выполняет функцию сервера определенной службы Интернета, если на нем работает сервер-программа этой службы. Один и тот же компьютер в разное время может выполнять функции сервера раз­личных услуг; все зависит от того, какая сервер-программа на нем в дан­ный момент выполняется. На ПК пользователей сети обслуживанием раз­личных информационных услуг занимаются программы - клиенты. Примерами популярных клиент-программ являются: Outlook Express - клиент электронной почты, Internet Explorer - клиент службы WWW (браузер). Во время работы пользователя с определенной службой Интер­нета между его клиент-программой и соответствующей сервер-програм­мой на узле устанавливается связь. Каждая из этих программ выполняет свою часть работы в предоставлении данной информационной услуги. Та­кой способ работы Сети называется технологией «клиент-сервер».

Как работает Интернет

В Интернете используется пакетная технология передачи информа­ ции. Чтобы в этом лучше разобраться, представьте себе следующую ситуа­цию. Вам нужно переслать товарищу в другой город какой-то многостра­ничный документ (например, распечатку романа, который вы сочинили). Полностью в конверт весь ваш роман не помещается, а посылать банде­ролью вы не хотите - слишком долго будет идти. Тогда вы делите весь до­кумент на части по 4 листа, вкладываете каждую часть в почтовый кон­верт, на каждом конверте пишете адрес и всю эту пачку конвертов опуска­ете в почтовый ящик. Например, если ваш роман занимает 100 страниц, то вам придется отправить 25 конвертов. Вы даже можете опустить конверты в разные почтовые ящики на разных узлах связи (для интереса, что­бы узнать, какие дойдут быстрее). Но поскольку на них указан один и тот же адрес, то все конверты должны дойти до вашего товарища. А еще, что­бы товарищу было удобно собрать роман целиком, на конвертах желатель­но указать порядковые номера.

Аналогично работает пакетная передача информации в Интернете. За ее работу отвечает протокол TCP/IP, о котором уже говорилось раньше. Пора разобраться, что же обозначают эти загадочные буквы.

Фактически речь идет о двух протоколах. Первый - ТСР-протокол расшифровывается так: Transmission Control Protocol - протокол управ­ления передачей. Именно согласно этому протоколу всякое сообщение, которое нужно передать по Сети, разбивается на части. Эти части называ­ются TCP -пакетами. Для доставки пакеты передаются протоколу IP, ко­торый к каждому пакету дописывает IP-адрес его доставки и еще некото­рую служебную информацию. Таким образом, TCP-пакет - это аналог конверта с «кусочком» романа и адресом получателя. Каждый такой па­кет будет самостоятельно перемещаться по сети независимо от других, но все они вместе соберутся у адресата . Далее, согласно протоколу TCP, про­исходит обратный процесс: из отдельных пакетов собирается исходное со­общение. Здесь, очевидно, необходимы те самые порядковые номера на конвертах; аналогичные номера содержатся и в TCP-пакетах. Если ка­кой-то из пакетов не дошел или был испорчен при транспортировке, его передача будет запрошена повторно.

Согласно протоколу TCP , передаваемое сообщение разбивается на пакеты на отправляющем сервере и восстанавливается в исходном виде на принимающем сервере.

Назначение IP -протокола (Internet Protocol) - доставка каждого от­дельного пакета до места назначения. Пакеты передаются, как эстафетные палочки, от одного узла к другому. Причем маршруты для разных пакетов из одного и того же сообщения могут оказаться разными. Описанный меха­низм передачи пакетов отображен на рис. 4.16. Вопрос о маршруте решает­ся отдельно для каждого пакета. Все зависит от того, куда его выгоднее пе­редать в момент обработки. Если на каком-то участке Сети произошел «об­рыв», то передача пакетов пойдет в обход этого участка.

Таким образом, в любой момент времени по любому каналу Сети пере­мещается «вперемешку» множество пакетов из самых разных сообщений. Использование всякого канала связи стоит денег: междугородние, а тем более международные телефонные разговоры, достаточно дороги. Если бы, работая в Сети, вы в течение всего сеанса связи монопольно занимали международный канал, то расходы вас бы быстро разорили. Однако, со­гласно описанной технологии, канал вы делите с сотнями (а может - ты­сячами) других пользователей, и поэтому на вашу долю приходится лишь небольшая часть расходов.

Тема 1. ИСТОРИЯ И ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ ГЛОБАЛЬНЫХ КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ

1. История развития глобальных сетей

2. Технологическая основа Интернет

1. История развития глобальных сетей

Как и множество других технологических изобретений, глобальные компьютерные сети вышли из недр исследовательских проектов сугубо военного назначения. Запуск в Советском Союзе первого искусственного спутника Земли в 1957 году ознаменовал начало технологического соревнования между СССР и США. В 1958 году для проведения и координации научно-исследовательской деятельности в военной области при Министерстве обороны США было выделено специальное Агентство Передовых Исследовательских Проектов (Advanced Research Projects Agency – ARPA). В его ведении, в частности, находились и работы по обеспечению безопасности связи и коммуникации в случае начала ядерной войны. Такая система передачи данных должна была обладать максимальной устойчивостью к повреждениям и быть способной функционировать даже при полном выведении из строя большинства своих звеньев.

В 1967 году для создания сети передачи данных было решено использовать разбросанные по всей стране компьютеры ARPA, соединив их обычными телефонными проводами. Работы по созданию первой глобальной компьютерной сети, получившей название ARPANet, велись быстрыми темпами и уже к 1968 году появились ее узлы, первый из которых был построен в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе (University of California in Los-Angeles, UCLA), второй – в Стенфордском исследовательском институте (Stanford Research Institute, SRI). В сентябре 1969 года состоялась передача первого компьютерного сообщения между этими центрами, что фактически ознаменовало рождение сети ARPANet. К декабрю 1969 г. ARPANet насчитывала 4 узла, в июле 1970 г. – восемь, а в сентябре 1971 г. уже 15 узлов. В 1971 году программистом Рэем Томлисоном (Ray Tomlison) разработана система электронной почты, в частности, в адресации впервые использован значок @ («коммерческая эт»). В 1974 году было открыто первое коммерческое приложение ARPANet – Telnet, обеспечивающее доступ к удаленным компьютерам в режиме терминала.

К 1977 году Сеть объединяла уже десятки научных и военных организаций, как в США, так и в Европе, а для связи использовались уже не только телефонные, но также спутниковые и радиоканалы. 1 января 1983 года было ознаменовано принятием единых Протоколов Обмена Данными – TCP/IP (Transfer Control Protocol / Internet Protocol).

Рис. 1- Схема узлов и каналов связи сети ARPANet в 1980 году.

Выдающееся значение этих протоколов заключалось в том, что с их помощью разнородные сети получили возможность производить обмен данными друг с другом. Именно этот день фактически явялется днем рождения Интернет, как сети, объединяющей глобальные компьютерные сети. Не даром одним из наиболее емких и точных определений Интернет является «сеть сетей».

В 1986 году Национальным Фондом Науки США (The National Science Foundation – NSF) была запущена в эксплуатацию NSFNet, связавшая компьютерные центры по всем Соединенным Штатам с «суперкомпьютерами». NSFNet изначально базировалась на TCP/IP, то есть была открыта для включения новых сетей, но первоначально была доступна лишь для зарегистрированных пользователей, в основном, университетов. Вся военная часть выделилась в MILNet, которая отошла исключительно в ведение американских военных организаций. NSFNet являлась высокоскоростной компьютерной сетью, базирующейся на суперкомпьютерах, соединенных оптоволоконными кабелями, радио- и спутниковой связью. До 1995 года она составляла основу Интернет в Соединенных Штатах – была «хребтом» (backbone) американской части глобальных компьютерных сетей (у других стран имелись собственные «хребты»). В 1996 году NSFNet была приватизирована, а научным организациям было предписано договариваться о доступе к информационным магистралям с коммерческими Интернет-провайдерами. В академических кругах это решение признано ошибочным, и практически с того же года ведутся эксперименты по воссозданию некоммерческой сети научных и образовательных учреждений, под условным названием Интернет-2.

Рис. 2 – Компьютерная сеть NSFNet в середине 90-х годов

Мощное сочетание спутниковых и оптико-волоконных каналов позволило создать в США единое цифровое пространство.

До середины 1990 годов Интернет был доступен относительно узкому академическому сообществу, а его наполнение не отличалось богатством и разнообразием. Обмен электронными письмами, общение в группах новостей по интересам с помощью текстовых сообщений, доступ к ограниченному числу серверов по telnet и получение файлов по FTP (File Transfer Protocol – Протокол Передачи Файлов) были уделом энтузиастов до 1991 года, когда появился Gopher, приложение, впервые позволившее свободно перемещаться по глобальным сетям без предварительного знания адресов необходимых серверов. Поначалу не привлекло особого внимания и объявление о разработке нового приложения – Всемирной паутины (World Wide Web – WWW), сделанного в 1991 году в Европейском центре ядерных исследований (European Center for Nuclear Research, CERN). Созданный специалистом CERN Тимом Бернерсом-Ли (Tim Berners-Lee) Протокол Передачи Гипертекста (HyperText Transmission Protocol – http) предназначался для обмена информацией среди физиков, трудившихся в удаленных друг от друга лабораториях. Однако в 1992-93 годах WWW еще по-прежнему представлял собой черно-белый текстовой ресурс. Ситуация значительно изменилась в 1993 году, после того как в Национальном центре суперкомпьютерных приложений (National Center for Supercomputing Applications, NCSA) был создан первый графический интерфейс к World Wide Web – браузер Mosaic. Mosaic оказался настолько популярен, что один из разработчиков программы Марк Андриссен (Mark Andreessen) основал компанию Netscape, занявшуюся разработкой аналога Mosaic – браузера Netscape Navigator.

Повсеместное использование Интернет широкими массами пользователей фактически началось в 1994 году с созданием нового браузера – Netscape Navigator. Его появление не только упростило доступ к информации Всемирной паутины, но, главное, позволило размещать в виртуальной вселенной практически все виды данных. На смену текстовым черно-белым приложениям пришла многокрасочная среда, наполненная графикой, анимацией, аудио- и видеоданными. Такая среда сразу же привлекла большее число пользователей, что в свою очередь стимулировало еще большее число организаций и частных граждан размещать в Сети свои данные. Получилась своеобразная замкнутая спираль, каждый последующий виток которой значительно превышает предшествующий.

Этот процесс продолжается и поныне, захватывая все новые и новые страны. Еще в июле 2002 года Сеть насчитывала более 172 миллионов хостов (компьютеров, имеющих оригинальный IP-адрес), а число пользователей равнялось 689 миллионам человек, из более чем 170 стран мира, что составляло на тот момент 9 % населения Земли. По данным компании Nua.com рубеж в 1 миллиард был преодолен в 2005 году.

2. Технологическая основа Интернет

С технической точки зрения, Интернет сегодня представляет собой миллионы находящихся в разных частях планеты компьютеров, которые связаны друг с другом волоконно-оптическими, спутниковыми или телефонными каналами. У Сети нет единого центра и единой администрации. Общую координацию его деятельности осуществляют международные организации, членами которых являются наиболее авторитетные эксперты из разных стран. Так, например, Internet Research Task Force занимается проблемами развития семейства протоколов TCP/IP, Internet Engineering Task Force – проблемами новых стандартов и протоколов, Internet Corporation for Assigned Names and Numbers – распределением адресного пространства в глобальном масштабе. Ключевые вопросы, представляющие всеобщий интерес для пользователей Интернет, вначале обсуждаются высококвалифицированными экспертами, а затем, в случае одобрения, принимаются сообща руководством наиболее авторитетных сетей. Остальные вправе присоединиться к новшествам или проигнорировать их, оказавшись, таким образом, в изоляции.

В основе передачи данных в глобальных сетях лежит технология коммутации пакетов . Каждый передаваемый файл разбивается на небольшие порции, которые помещаются в пакет, содержащий адреса как отправляющего, так и принимающего компьютера. Пакеты путешествуют по сети самостоятельно, что фактически исключает возможность их безвозвратной утраты: при потере одного пакета он может быть легко переслан повторно. Поскольку каждый пакетик пересылается независимо от других и вперемешку с тысячами подобных, по одному телефонному кабелю одновременно могут работать большое число пользователей, совершенно не замечая этого. Это, помимо прочего, обеспечивает и относительную дешевизну передачи данных по Интернет, например, стоимость посылки электронного письма ничтожна по сравнению со стоимостью пересылки по факсу сообщения равного объема.

Глобальные компьютерные сети изначально разрабатывались таким образом, чтобы выход из строя их отдельных участков не приводил к полной остановке всей системы. По этой причине изначально была выбрана идеология, согласно которой все узлы Сети имели равные права относительно друг друга. Отсутствие «главных» компьютеров делает всю систему устойчивой, так как вывод из строя подобных центров мог бы привести к разрушению всей сети.

Устойчивость работы достигается за счет системы маршрутизации, которая лежит в основе управления потоками данных в глобальных сетях. Эта система в автоматизированном режиме регулирует пересылку потоков пакетов с компьютера на компьютер по указанным адресам.

Ее основными элементами являются маршрутизаторы, которые, располагаясь на узлах Сети, содержат постоянно актуализируемую информацию о текущем состоянии компьютеров сетевого окружения и каналов связи. Опираясь на таблицы маршрутизации, потоки данных направляются к цели оптимальными на данный момент путями в обход временно поврежденных участков. Именно эта технология обеспечивает высокую устойчивость глобальной сети, в которой отдельные узлы и линии связи могут выйти из строя, но вся сеть при этом не теряет своей работоспособности, автоматически осуществляя доставку данных в обход поврежденных участков.

Каждая входящая в Интернет сеть самостоятельно заботится о решении своих технологических, организационных и финансовых проблем. В их собственности или аренде находится все необходимое для передачи данных: каналы связи, мощные сервера и маршрутизаторы, осуществляющие регулирование информационных потоков.

Бюджет сетей формируется за счет платы, взимаемой с конечных пользователей, которыми являются как целые организации, так и отдельные граждане. Конечный пользователь, оформивший контракт с определенным поставщиком доступа в Интернет (Internet Service Provider – ISP) в каждом случае соединяется только с местной сетью, предоставляемой провайдером. Все остальное – дело аппаратного и программного обеспечения, обеспечивающего беспрепятственное путешествие по виртуальному миру: для клиента любые переходы от сети к сети становятся абсолютно прозрачными. Финансовые взаиморасчеты между самими сетями практически полностью повторяют отношения между почтовыми ведомствами разных стран: получая плату с одного клиента в одной стране, почтовые службы производят взаимные расчеты, исходя из объемов переданной друг другу корреспонденции.

Введем определение компьютерной сети:

Сеть представляет собой совокупность компьютеров, объединенных средствами передачи данных. Средства передачи данных в общем случае могут состоять из следующих элементов: связных компьютеров, каналов связи (спутниковых, телефонных, цифровых, волоконно-оптических, радио- и других), коммутирующей аппаратуры, ретрансляторов, различного рода преобразователей сигналов и других элементов и устройств.

Архитектура сети ЭВМ определяет принципы построения и функционирования аппаратного и программного обеспечения элементов сети.

Современные сети можно классифицировать по различным признакам: по удаленности компьютеров, топологии, назначению, перечню предоставляемых услуг, принципам управления (централизованные и децентрализованные), методам коммутации (без коммутации, телефонная коммутация, коммутация цепей, сообщений, пакетов и дейтаграмм и т. д.), видам среды передачи и т. д.

Интернет - это объединение множества подсетей, обеспечивающее распро­странение информационных потоков по всему земному шару. Интернет, назы­ваемый также глобальной сетью, имеет в своем составе десятки миллионов узловых компьютеров, обслуживающих сотни миллионов пользователей.

Internet – этo глoбaльнaя кoмпьютepнaя ceть. Бoлee фopмaльнo этo зaфикcиpoвaнo в oпpeдeлeнии Internet, кoтopoe былo дaнo Фeдepaльным coвeтoм пo инфopмaциoнным ceтям (Federal Networking Council) 24 oктябpя 1995 г.: «Internet – глoбaльнaя инфopмaциoннaя cиcтeмa, чacти кoтopoй лoгичecки взaимocвязaны дpyг c дpyгoм пocpeдcтвoм yникaльнoгo aдpecнoгo пpocтpaнcтвa, ocнoвaннoгo нa пpoтoкoлe Internet Protocol (IP) или eгo пocлeдyющиx pacшиpeнияx, cпocoбнaя пoддepживaть cвязь c иcпoльзoвaниeм кoмплeкca пpoтoкoлoв Transmission Control Protocol / Internet Protocol (TCP/ IP), иx пocлeдyющиx pacшиpeний или дpyгиx IP-coвмecтимыx пpoтoкoлoв, и кoтopaя oбecпeчивaeт, иcпoльзyeт или дeлaeт дocтyпным, пyбличнo или чacтным oбpaзoм, кoммyникaциoнный cepвиc выcoкoгo ypoвня».

Дpyгими cлoвaми, Internet – этo взaимocвязь ceтeй, бaзиpyющиxcя нa eдинoм кoммyникaциoннoм пpoтoкoлe – TCP/IP.

Еcли нa Internet cмoтpeть c тoчки зpeния пoльзoвaтeля, тo oн пpeдcтaнeт кaк глoбaльнoe cpeдcтвo oбмeнa инфopмaциeй, кaк нeкaя «инфopмaциoннaя cyпepмaгиcтpaль». Онa, c oднoй cтopoны, дaeт пoльзoвaтeлям вoзмoжнocть oбщaтьcя мeждy coбoй, coздaвaть виpтyaльныe cooбщecтвa, a c дpyгoй – иcпoльзoвaть нaxoдящyюcя в Internet инфopмaцию или пpeдcтaвлять ee дpyгим. Сeгoдня в дoпoлнeниe к этим oпpeдeлeниям мoжнo дoбaвить нoвoe: Internet – мoщный и пepcпeктивный инcтpyмeнт бизнeca.

Вceм этим oпpeдeлeниям Internet oбязaн cвoим cocтaвным чacтям, кaждaя из кoтopыx выпoлняeт pяд фyнкций, нeoбxoдимыx, чтoбы кoнeчный пoльзoвaтeль мoг бeз ocoбoгo тpyдa и глyбoкoгo знaния пpимeняeмыx тexнoлoгий пoлyчить дocтyп кo вceм вoзмoжнocтям этoгo пpeкpacнoгo cpeдcтвa.

В сетях обычно выделяется один или несколько компьютеров, предназначенных для обслуживания других компьютеров сети. Такие компьютеры называются сетевыми серверами (от слова serve - обслуживать, снабжать). Чтобы сервер выполнял свои функции, на нем должно быть установлено программное обеспечение сервера. Как правило, в качестве сервера выбирают компьютер с более высокой производительностью, большими объемами оперативной памяти и жестких дисков. Основными задачами серверов являются хранение данных и обработка запросов.

Остальные компьютеры сети (кроме серверов) называются рабочими станциями. Рабочие станции могут не иметь жестких дисков и вообще дисководов. Первичная загрузка таких рабочих станций производится по локальной сети. Однако в большинстве случаев в качестве рабочих станций используются полноценные компьютеры, которые могут работать как в сети, так и в автономном режиме (отключенными от сети). В сетях с сервером рабочие станции выступают как клиенты сети, поэтому о таких сетях говорят, что это сети типа клиент-сервер.

Оператор рабочей станции (клиент) имеет доступ к определенным ресурсам сервера. Посылая запрос на сервер,он получает отклик. Таким образом, клиент может пользоваться программами и данными, хранящимися на сервере, может выполнять печать на сетевых принтерах, работать с базами данных и т. д.

Чтобы компьютерная сеть могла работать, недостаточно одного оборудования и линий связи. Необходимо еще соответствующее программное обеспечение, которое «заставит» сеть функционировать нужным образом. Прежде всего, на каждом компьютере, входящем в сеть, должна быть установлена операционная система. Все современные ОС (например, Windows , UNIX ) поддерживают работу в компьютерной сети.

Как компьютеры, обменивающиеся сообщениями, понимают друг друга? Это возможно благодаря тому, что они используют один и тот же «язык», называемый протоколом.

Протокол - это совокупность стандартов для обмена информацией между устройствами. При работе в сети протокол определяет схему передачи данных и порядок взаимодействия компьютеров. На каждом из компьютеров может быть установлено различное программное обеспечение, однако они должны поддерживать один протокол обмена данными.

Основным языком компьютеров, подключенных к Интернету, является транспортный протокол ТСР/1Р. Этот протокол принят всеми участниками Интернета и поддерживается практически всеми производителями сетевого оборудования.

Интернет составляют сети различного масштаба и пропускной способности.

Основные компьютеры Интернета, представляющие так называемый «хребет» глобальной сети, соединяются мощными дорогостоящими каналами связи с гигантской скоростью передачи данных.

Компьютеры пользователей подсоединяются к телефонным линиям через специальные устройства - модемы. Относительно модемов пока только скажем, что они обеспечивают сопряжение компьютеров с линиями связи.

Модемы в одном направлении выполняют кодировку сигналов компьютера перед посылкой их в сеть, а в другом направлении осуществляют декодировку сигналов, полученных из сети.

Связующими звеньями между клиентами и Интернетом выступают организации или частные лица, называемые ISP ( Internet Servece Provider - поставщик услуг Интернета), или провайдеры . Сервер провайдера имеет несколько модемных входов, к которым могут подключаться пользователи для доступа в Интернет.

Провайдер предоставляет пользователям, как правило, следующие услуги Интернета:

- доступ к информационным ресурсам Интернета;

- адрес электронной почты;

- выделение необходимого пространства на своем узле для W еЬ-сайта абонента.

Возможны также дополнительные услуги, например, регистрация индивидуального домена пользователя, предоставление выделенной линии связи и др.

В настоящее время благодаря постоянному развитию Интернета пользователь может выбрать провайдера с интересующим его спектром услуг.

Провайдер сообщит также имя почтового сервера для обработки электронной почты. Многие провайдеры предоставляют бесплатное гостевое подключение для получения информации о своих услугах и для пополнения суммы на счету пользователя. С этой целью провайдер сообщает адрес своего сервера, имя (1о gin ) и пароль (ра sswoard ) для гостевого подключения.

Главное отличие сети Интернет от других сетей заключается именно в ее протоколах TCP/IP, охватывающих целое семейство протоколов взаимодействия между компьютерами сети. TCP/IP - это технология сети Интернет. Протокол TCP/IP состоит из двух частей - IP и TCP.

Протокол IP (Internet Protocol - межсетевой протокол) реализует распространение информации в IP-сети. Он обеспечивает доставку пакетов, его основная задача - маршрутизация пакетов.

Высокоуровневый протокол TCP (Transmission Control Protocol - протокол управления передачей) - это протокол с установлением логического соединения между отправителем и получателем. Он обеспечивает сеансовую связь между двумя узлами с гарантированной доставкой информации, осуществляет контроль целостности передаваемой информации, сохраняет порядок потока пакетов.

Будучи базовым протоколом TCP/IP имеет неоспоримые преимущества: открытость, масштабируемость, универсальность и простота использования, но у этого семейства протоколов есть и недостатки: проблема защиты информации, неупорядоченность передачи пакетов и невозможность отследить маршрут их продвижения, объем адресного пространства.

Hазрабатываются новые версии протоколов, которые должны решить эти недостатки.

Таким образом, с информационной точки зрения, Интернет - это совокупность миллионов информационных центров, называемых web-сайтами, содержащих терабайты разнообразной информации и тесно связанные множеством взаимосвязей.

С социальной и экономической точки зрения, Интернет - это единая среда общения, коммуникаций, развлечения и ведения бизнеса.

С технической точки зрения Интернет - это совокупность десятков тысяч независимых сетей и миллионов компьютеров.

Определение Интернета, данное Федеральным Советом по информационным сетям (Federal Networking Council), гласит: «Интернет - глобальная информационная система, части которой логически взаимосвязаны друг с другом посредством уникального адресного пространства, основанного на протоколе IP (Inetrnet Protocol) или его последующих расширениях, способная поддерживать связь посредством комплекса протоколов TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol), их последующих расширений или других совместимых с IP протоколов, и публично или частным образом обеспечивающая, использующая или делающая доступной коммуникационную службу высокого уровня ». Другими словами, Интернет можно определить как взаимосвязь сетей, базирующуюся на едином коммуникационном протоколе - TCP/IP.

Интернет - это сложное техническое образование, обладающее свойством самоорганизации и саморегуляции, высокой устойчивости в техническом, экономическом, социальном и политическом смысле. Сегодня невозможно указать какой-то сектор Сети, при выходе которого из строя (по любой причине) нарушилось бы функционирование Интернета в целом и его дальнейшее саморазвитие.

Сегодня многие пользователи все чаще сталкиваются с понятием глобальной компьютерной сети. Правда, далеко не все в полной мере отдают себе отчет в том, что это такое в самом широком понимании, и каковы возможности глобальной сети, ограничиваясь всего лишь интернетом. Попробуем разобраться в данном вопросе несколько подробнее, а также рассмотрим некоторые основные характеристики, которые присущи таким компьютерным структурам.

Что такое глобальная сеть: общее понятие

Начнем с понимания самого определения сетей такого типа. Исходя из того, что предлагается в описании наиболее известными и уважаемыми информационными источниками во Всемирной паутине, под глобальными сетями понимают организационные структуры, объединяющие отдельные компьютеры или терминалы, находящиеся в локальной сети, между собой, независимо от их физического местонахождения. Так что же это такое?

Действительно, это есть некая структура, которая способна обеспечивать взаимодействие пользовательских терминалов или даже мобильных устройств, независимо от того, в какой точке земного шара они находятся. Что самое интересное, такие структуры относятся к понятиям виртуальным, поскольку проводные соединения между всеми устройствами по всему миру установить невозможно просто физически.

Локальные и глобальные сети: в чем разница?

Некоторые пользователи ошибочно полагают, что между этими двумя понятиями разницы нет. Тут стоит посмотреть на самое главное отличие между сетями обоих типов.

Локальная сеть сама по себе рассчитана на объединение только строго определенного числа компьютерных устройств и не может производить взаимодействие между ними при превышении их количества. Кроме того, такие сети обеспечивают только общий доступ к некоторым программам или документам, а связь осуществляется через центральный сервер или несколько серверов.

Организация глобальных сетей в этом отношении отличается в корне. В них могут входить и отдельные компьютеры или мобильные девайсы, и целые локальные сети. Иными словами, ограничений по количеству одновременно подключаемых устройств не существует в принципе (разве что по присвоению каждому устройству внешнего идентификатора, как, например, IP-адрес в интернете, или номер мобильного телефона). Протокол IPv4 в скором времени исчерпает свои возможности по причине ограниченности количества присваиваемых адресов, зато у шестой версии, которая идет на смену четвертой, такие ограничения если и есть, то весьма условны.

Принципы организации

Развитие глобальных сетей началось, как считается, еще с того момента, когда связь между компьютерными устройствами попытались установить через ARPANET. Эта сеть принципиально является прародительницей современного интернета.

Только еще на заре осуществления такой идеи связь осуществлялась посредством кабелей, но со временем решения по организации компьютерного взаимодействия вышла на новый уровень. Если говорить простым языком, структура такова, что с одной стороны имеется маршрутизатор ЛВС для выхода, а с другой - коммутатор для связи с требуемыми частями глобальной сети.

Типы глобальных сетей

Если говорить о том, что такое глобальная сеть, нельзя не затронуть вопрос, касающийся современных типов таких компьютерных структур.

В основном в классификации выделяют несколько основных классов, среди которых любому пользователю известны такие как:

• спутниковые сети;
• мобильные сети;
• интернет и его разновидности.

Как это работает?

Как уже понятно, доступ в глобальную сеть обеспечивается за счет идентификации устройства, а связь осуществляется посредством использования специальных протоколов.

Для разных сетей и разных операционных систем сами протоколы могут разниться, однако в международных стандартах обычно можно встретить протоколы вроде TCP/IP, ATM, MPLS, SONET/SDH и др. Каждый такой протокол представляет собой набор определенных правил, по которым осуществляется доступ в глобальную сеть, производится передача и прием информации или идентификация пользовательских устройств и т. д. Заметьте, в данном случае об инициализации персоны самого пользователя речь не идет. Все это относится исключительно к компьютерам или мобильным девайсам.

Наиболее известные глобальные сети

Вообще, сегодня самыми популярными принято считать сети типа Internet и FidoNet. Однако мало кто догадывается о том, что сети мобильных операторов тоже являются своеобразными глобальными структурами, использующими для связи между устройствами стандарты технологий GSM.

А как же 3G/4G? Тут нужно четко понимать, что эти стандарты используются исключительно для выхода в интернет, а, проще говоря, для связи одной глобальной сети с другой. И любая глобальная сеть изначально ориентирована на высокую скорость передачи данных, что выгодно отличает ее от локальной структуры. Но на сегодняшний день сети мобильных операторов в равной степени можно отнести и к локальной, и к глобальной сети, поскольку в них объединены только строго определенные идентифицированные по номерам устройства, а с другой стороны, их количество растет день ото дня, что предполагает присвоение таких идентификаторов практически в неограниченном количестве.

Некоторые базовые возможности и проблемы

Но давайте посмотрим, что представляет собой глобальная сеть Интернет. Именно структура, именуемая World Wide Web, стала наиболее популярной, развитой и разветвленной. Если ранее она была ориентирована в основном на осуществление пересылки корреспонденции в виде электронной почты или посещение веб-страниц, сегодня ее ресурсы таковы, что пользователи любой точки мира могут общаться между собой, скажем, посредством видеочатов в режиме реального времени или в социальных сетях, загружать информацию любого типа, хранить собственные данные в облачных сервисах и т. д.

Одним из самых интересных инструментов можно назвать одновременный доступ к электронным документам, при котором подразумевается открытие и редактирование файлов несколькими пользователями сразу. Само собой разумеется, что любое изменение в документе тут же отображается на компьютерах всех подключенных в данный момент пользователей. Что такое глобальная сеть в этом смысле? Это есть инструмент, обеспечивающий программное взаимодействие на всех уровнях и между любыми пользователями.

Но появление Всемирной паутины в известном смысле породило и множество проблем, поскольку именно в интернете сегодня распространяется такое огромное количество вирусов, вредоносных кодов и программ, что и вообразить себе трудно. Даже самые продвинутые разработчики антивирусного программного обеспечения не успевают следить за их появлением.

Конечно же, это далеко не все возможности, которые можно привести в качестве примера. Набирающий в последнее время биткоин-майнинг тоже можно отнести к таким инструментам. Тут технология такова, что посредством интернета можно объединить в одну виртуальную сеть машины даже без согласия их владельцев и воспользоваться многократным увеличением производительности отдельно взятого компьютера за счет использования вычислительных возможностей других терминалов. Естественно, в некотором смысле такие программы можно назвать вирусами или действиями, попадающими под юрисдикцию незаконного доступа к чужой информации, тем не менее именно как средства глобальных сетей такие возможности сбрасывать со счетов нельзя.

Кроме того, отдельно стоит отметить и сетевые операционные системы, которые не требуют установки на жесткий диск, а могут загружаться на компьютерный терминал с удаленного сервера, обеспечивая полноценную работу любого устройства. Как считается, такие технологии на сегодняшний день наиболее актуальны, поскольку система защиты, применяемая для их структур и удаленного доступа, намного выше, чем в системах стационарных.

Краткие выводы

В целом же, думается, уже немного понятно, что такое глобальная сеть и в чем состоит ее отличие от сети локальной. Естественно, рассмотреть абсолютно все предоставляемые инструменты невозможно в принципе. Однако вопрос этого, собственно, и не стоял. По крайней мере, из вышеизложенного материала можно понять, что это за структуры, зачем они нужны и какими базовыми возможностями обладают.

Взаимодействие осуществляется на базе телефонной связи, оптоволоконных линий (проводная связь) и спутниковой, радиомодемной (беспроводная связь).

В основу архитектуры глобальной компьютерной сети положена модель взаимодействия открытых систем (OSI – Open Systems Interconnection) .

Это связано с многообразием вычислительных сетей и сетевых программных средств, т.е. с проблемой объединения сетей различных архитектур.

Открытая система – это система, взаимодействующая с другими системами в соответствии с принятыми стандартами. Обмен между системами происходит по протоколам , т.е. набору правил, определяющему взаимодействие двух одноименных уровней модели OSI в различных абонентских ЭВМ.

Правила, определяемые в протоколе, реализуются в программе, называемой драйвером .

Модель OSI имеет семиуровневую структуру:

7 ‑ Прикладной (поддержка прикладных процессов, управляемых
конечным пользователем).

6 ‑ Представительный (синтаксис и интерпретация передаваемых данных).

5 ‑ Сеансовый (поддержки сеанса - диалога между удаленными
процессами)

4 ‑ Транспортный (обеспечение взаимодействия удаленных процессов)

3 ‑ Сетевой (маршрутизация, управление потоками данных)

2 ‑ Канальный (формирование кадров)

1 ‑ Физический (битовые протоколы передачи данных).

Концепция OSI предполагает стандартизацию протоколов всех уровней, однако, этому поддаются только 1 - 3 уровни, с остальными сложнее. Поэтому реально в сетях используются не все 7 уровней.

Основная идея этой модели заключается в том, что каждому уровню отводится конкретная роль, в том числе и транспортной среде. Благодаря этому общая задача передачи данных расчленяется на отдельные легко обозримые задачи. Необходимые соглашения для связи одного уровня с выше- и нижерасположенными называют протоколом.

Протоколы физического уровня индивидуальны для каждого вида используемого коммуникационного оборудования (модем, сетевой адаптер, радиомодем и т.д.). Как правило, канальный, сетевой и транспортный уровни сетевого взаимодействия обеспечиваются драйверами соответствующих протоколов, входящих в операционную систему. Протоколы функционального уровня (сеансовый, представительный и прикладной) обеспечивают пользовательский интерфейс, сервис и услуги.

Система вычислительной сети эффективно управляет и координирует взаимодействие задач пользователей.

Глобальная сеть ИНТЕРНЕТ

Примером глобальной сети является Интернет . Логическая структура Интернет представляет собой некое виртуальное объединение, имеющее свое информационное пространство. Основные ячейки Интернет - ЛВС.

Глобальная сеть Интернет - это совокупность крупных "узлов", объединенных между собой каналами связи. Каждый "узел" – один или несколько компьютеров-серверов, которые работают под управлением сетевой ОС UNIX. Эти компьютеры называются главными или хост-компьютерами (host – хозяин). Управляет "узлом" (или подсетью "узлов") его собственник - организация, называемая провайдером . Провайдер обеспечивает клиентам доступ к услугам Интернет.

Провайдеры России сгруппированы по округам, например, в ЮФО 84 провайдера. Из них 11 - в Ростове-на-Дону. Для доступа в Интернет используются новейшие технологии (кроме известных - модем, выделенная линия), например, «Интернет из розетки» PLC (Power Line Communication). На уже имеющейся в здании электросети устанавливается специальное оборудование PLC, благодаря которому клиенты получают высокоскоростной доступ в Интернет в любой электрической розетке здания.

В состав глобальной сети Интернет входят миллионы компьютеров и сетей, работающих под управлением разных операционных систем, с различными форматами данных, на разных аппаратных платформах, поэтому в основу ее архитектуры положен многоуровневый принцип передачи сообщений. Базовый протокол Интернет ‑ TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) ‑ протокол управления передачей/межсетевой протокол.

Базовый протокол TCP/IP отвечает за

· разбивку исходного сообщения на пакеты (TCP),

· за физическую доставку пакетов на узел адресата (IP) и

· сборку исходного сообщения (TCP).