Компьютерные сети и принципы их организации При физическом соединении двух и более компьютеров образуются компьютерные сети. Назначение всех видов компьютерных сетей определяется двумя функциями: - обеспечением совместной работы компьютеров и других устройств коллективного пользования (принтера, сканера и т.п.); - обеспечением доступа и совместного использования аппаратных, программных и информационных ресурсов сети (дискового пространства, коллективных баз данных и др.). Архитектурный принцип построения таких сетей (за исключением одноранговых сетей, в которых компьютеры равноправны) называется "клиент – сервер". Сервер – компьютер сети, предоставляющий свои программные и аппаратные ресурсы пользователям сети для хранения данных, выполнения программ и других услуг (например, доступ к общей базе данных, совместное использование устройств ввода/вывода, организацию взаимодействия пользователей и др.). Клиент – компонент архитектуры "клиент – сервер", пользующийся услугами сервера. Часто в качестве клиента выступают программы, имеющие доступ к информационным ресурсам или устройствам сервера. Для подключения к серверу пользователь рабочей станции должен получить собственное регистрационное имя и пароль. Термины "клиент" и "сервер" используются для обозначения как программных, так и аппаратных средств. К преимуществам сетей с архитектурой "клиент – сервер" относятся централизованное управление ресурсами сети, безопасность и скорость доступа. Мероприятия по реализации этих свойств называются администрированием сети. По территориально-организационным признакам компьютерные сети принято разделять на локальные – LAN (Local Area Network) и глобальные – WAN (Wide Area Network). Локальные сети охватывают предприятия, группу учреждений или район и используют единый высокоскоростной канал передачи данных. Глобальные сети распространяют свое действие по всему миру и используют все каналы связи, включая спутниковые. В крупных коммерческих и образовательных организациях для ведения работ активно используются локальные сети, построенные на основе единых стандартов, принятых в глобальных сетях. В зависимости от решаемых задач и мероприятий, обеспечивающих безопасность работы и доступ к сети, их разделяют на внутренние (Intranet) и внешние (Extranet) корпоративные сети. Компьютерная сеть Интернет – это глобальная сеть, которая включает сети различных уровней, компьютеры и терминалы (для ввода и отображения данных). Подключение удаленных пользователей и локальных сетей через телефонные каналы к Интернет выполняется через модемы (устройства, преобразующие цифровые сигналы компьютеров в аналоговые, передаваемые по каналам связи, и наоборот). Максимальная скорость передачи, которую может обеспечить модем при связи с Интернет по стандартным телефонным каналам, – 33,6 кбит/с. Однако качество каналов связи вносит существенные ограничения на реальную скорость передачи. Полноценную работу в Интернет могут обеспечить современные цифровые линии связи, использующие технологию ISDN (Integrated Services Digital Network). Такие линии связи позволяют получать интегрированные услуги инфокоммуникаций при скорости передачи от 64 до 2048 кбит/с. При создании компьютерных сетей является важным обеспечение совместимости по электрическим и механическим характеристикам и совместимости информационного обеспечения (программ и данных) по системе кодирования и формату данных. Решение этих проблем основано на так называемой модели взаимодействия открытых систем OSI (Model of Open System Interconnections). Стандарты этой модели разработаны Международным институтом стандартов (International Standards Organization) – ISO. Согласно модели ISO/OSI архитектуру сети следует рассматривать на разных уровнях (общее число уровней – до семи). Самый верхний уровень – прикладной, где прикладные программы взаимодействует с вычислительной системой. Самый нижний – физический, он обеспечивает доступ к среде передачи данных между устройствами. Обмен данными в сети происходит в результате их перемещения с верхнего уровня на нижний, затем транспортировка и, наконец, обратное преобразование на компьютере клиента в результате перемещения данных с нижнего уровня на верхний. Специальные стандарты – протоколы, обеспечивают необходимую совместимость на каждом уровне. Протоколы могут быть реализованы аппаратно-программными средствами, поэтому программы, поддерживающие протокол, также называют протоколами. В Интернет все данные пересылаются в виде пакетов. Пакет – это специальная последовательность бит, несущих собственно данные, а также служебную информацию об адресах получателя и отправителя информации, номере пакета, коды для проверки его целостности и другие. Общая длина пакета составляет от 100 до 2000 байт. Каждый пакет может продвигаться по сети своим маршрутом, что делает сеть не зависимой от аварии или блокировки отдельного узла. Перенаправлением пакетов в зависимости от нагрузки сети занимаются маршрутизаторы. А временное хранение пакетов в местах пересылки позволяет выполнить проверку их целостности и пере запросить поврежденные пакеты. Основу сети Интернет составляет группа протоколов TCP/IP. Протокол TCP (Transmission Control Protocol) – транспортного уровня, он управляет тем, как происходит передача информации (данные "нарезаются" на пакеты и маркируются). IP (Internet Protocol) – протокол сетевого уровня, добавляет к пакету IP-адреса получателя и отравителя и отвечает на вопрос, как проложить маршрут для доставки информации. Каждый компьютер, включенный в сеть – хост, имеет свой уникальный IP-адрес. Этот адрес выражается четырьмя байтами, например: 234.049.123.101, и регистрируется в Информационном центре сети– InterNIC или в Network Solutions Inc (NSI). Организация IP-адреса такова, что каждый компьютер, через который проходит TCP-пакет, может определить, кому из ближайших "соседей" его нужно переслать. Для удобства пользователей в Интернет введена доменная адресация. Домены – группы компьютеров, имеющие единое управление и образующие иерархическую структуру. Доменное имя отражает иерархию доменов и состоит из сегментов, разделенных точкой. Например, interweb.spb.ru – адрес электронной справочной системы в Санкт-Петербурге. Самый последний (справа) называется именем домена верхнего уровня. Среди них различают географические и тематические. Географические адреса, чаще двухбуквенные, определяют принадлежность владельца имени к сети определенной страны. Например, ru – Россия, de – Германия, us – Соединенные Штаты и др. Тематические адреса, обычно трех- и четырехбуквенные, позволяют определить сферу деятельности их владельцев. Например, edu – образовательные учреждения, com – коммерческие организации, store – Интернет-магазины. Для установления соединения между компьютерами в сети нужно знать адрес домена, включающего этот компьютер. ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ Domain (домен) – группа компьютеров, находящихся под единым управлением и имеющих общий сегмент в Интернет-адресе. Domain name (доменное имя) – идентификатор организации или маршрутный адрес в Интернет. Domain name server (DNS – сервер доменных имен) – сервер, на котором хранится и функционирует база данных зарегистрированных доменных имен и соответствующих числовых адресов. Extranet (внешняя корпоративная сеть) – корпоративная сеть с расширениями, позволяющими определенным клиентам или поставщикам получать доступ к внутренней информации коммерческой организации. Firewall (брандмауэр) – средство, предотвращающее несанкционированный доступ к внутренним данным организации либо утечку информации за пределы организации. Gateway (шлюз) – обеспечивает связь между разнотипными системами в сети. Hub (концентратор) – устройство, действующее на физическом уровне эталонной модели OSI и соединяющее несколько компьютеров в одной точке сети. Интернет – совокупность сетей, связанных друг с другом телекоммуникационной инфраструктурой. Internet service provider (ISP – поставщик услуг Интернет) – организация, обеспечивающая связь пользователя с Интернет за определенную плату. Intranet (внутренняя корпоративная сеть) – частная сеть, организованная по той же технологи, что и Интернет, но с ограничениями, распространяющимися на конкретную организацию, ее сотрудников и избранных клиентов. IP Address (адрес IP) – 32-битовый адрес протокола Интернет, присвоенный узлу. Адрес IP содержит два компонента: номер узла и номер сети. ISDN (Integrated Services Digital Network) – цифровая сеть, предназначенная для высокоскоростной одновременной передачи голоса, данных и визуальной информации. Modem (модем) – устройство, преобразующее цифровые сигналы в аналоговые для передачи по телефонной линии, а также выполняющее обратное преобразование входящих аналоговых сигналов в цифровые для обработки в компьютере. Packet (пакет) – короткое сообщение (обычно длиной от 100 до 1000 байт), посылаемое по сети. Protocol (протокол) – набор правил, определяющих порядок обработки данных, передаваемых по сети. Router (маршрутизатор) – сетевое оборудование, работающее на сетевом уровне и устанавливающее связь между разными сетями. Server(сервер) – компьютер с установленной на нем серверной операционной системой, предоставляющий свои программные и аппаратные ресурсы пользователям сети. TCP/IP (Transmission Control Protocol/ Internet Protocol – протокол управления передачей/ межсетевой протокол) – ряд протоколов, в основном обеспечивающих функционирование Интернет. Услуги интернет В любой компьютерной сети предоставление пользователю конкретного набора услуг осуществляется определенной службой в соответствии с определенным протоколом. Большинство услуг Интернет организованы по принципу "клиент-сервер". На сервере выполняется программа, реализующая функции той или иной службы, а на компьютере пользователя должна функционировать специальная программа, которая называется клиентом этой службы. Клиент направляет серверу запросы, а сервер выполняет необходимые действия и отвечает клиенту, передавая необходимую информацию. Перечислим наиболее распространенные услуги Интернет и протоколы, поддерживающие их: WWW (World Wide Web – всемирная паутина) – услуга для работы с совокупностью ресурсов, доступных с помощью таких инструментов, как протоколы HTTP, FTP, Telnet и др. Термином WWW или Web называется также организация файлов для размещения на группе серверов в Интернет, запрограммированных для обработки запросов, поступающих от браузеров, работающих на ПК пользователей; HTTP (Hyper Text Transfer Protocol – протокол передачи гипертекстов) – основная услуга WWW, обеспечивает извлечение и хранение разнотипной и взаимосвязанной информации, включающей текстовые, графические, видео-, аудио- и другие данные. Гипертекстовые документы размещаются на так называемых Web-серверах, входящих в сеть Интернет; FTP (File Transfer Protocol – протокол передачи файлов) – услуга, обеспечивающая пересылку файлов между компьютерами сети независимо от их типов, особенностей операционных систем, файловых систем и форматов файлов; Telnet – протокол, дающий пользователю возможность регистрироваться на удаленном компьютере и получать доступ к его файлам, запускать программы; WAIS (Wide Aria Information Server – "глобальный информационный сервер") – протокол и услуга поиска информации с помощью системы запросов в базах данных, размещенных в Интернет (WAIS-серверах); Gopher – услуга, интегрирующая в себе работу с файлами, запуск программ, поиск информации в базах данных и другие функции с помощью системы меню – предтеча WWW. E-mail (Electronic Mail – электронная почта) – услуга, позволяющая любому пользователю сети передавать и получать электронные сообщения. Данная услуга поддерживается группой протоколов (SMTP, POP3 и др.); Usenet (часто используется термин News – новости) – служба телеконференций, осуществляемая по протоколу NNTP (Network News Transfer Protocol – протокол передачи новостей по сети). Выполняет циркулярную рассылку электронной почты – сообщения отправляются на специальный сервер, где они становятся доступными большой группе пользователей для публичного обсуждения. Для удобства обсуждения различных тем созданы специальные группы – Newsgroups, которые объединены в иерархии по областям знаний (например, relcom.commerce.jobs – телеконференция для поиска работы или работников); IRC (Internet Relay Chat – беседа через Интернет) – услуга, предназначенная для прямого общения в Интернет в реальном масштабе времени; ICQ – служба интерактивного общения, которая производит поиск сетевого IP-адреса человека, подключенного в данный момент к Интернет. Необходимость в этой услуге связана с тем, что большинство пользователей не имеют своего постоянного IP-адреса. Название службы является акронимом выражения I seek you – я ищу тебя. Пользователь этой службы должен зарегистрироваться на центральном сервере (www.icq.com) и получить персональный идентификационный номер UIN (Universal Internet Number). По этому номеру служба ICQможет найти партнера по общению и предложить ему установить связь. Перспективным направлением развития Интернет является использование его для телефонных переговоров, получения радио- и телепередач, организации аудио- и видеоконференций. Адресация документов Для адресации документов в сети Интернет используется специальная система указателей – URL. URL (Uniform Resource Locator) – адрес документа в сети – унифицированный указатель документа. Состоит из двух основных частей, разделяемых двоеточием. Первая, левая часть определяет вид сетевого протокола, т.е. указывает, к какому типу принадлежит ресурс и как получить к нему доступ. Вторая часть сообщает, где расположен искомый ресурс, и представляет доменное имя компьютера. Пример URL-адреса: http://www.translate.ru (электронный переводчик текстов). Здесь http – протокол передачи гипертекста, WWW–World Wide Web, translate – имя домена подчиненного уровня, ru –домен верхнего географического уровня. Указатель ресурса может содержать необязательную часть, конкретизирующую размещение документа в файловой системе компьютера (путь к файлу). Например, адрес начальной страницы некоторого сайта: http://www.fem-sut.spb.ru/zina/vera/index.shtml, где index.shtml – имя файла, а /zina/vera/– путь к файлу. Работа в Интернет с помощью Браузера Просмотр Web-страниц осуществляется с помощью клиентской программы, называемой Браузером (навигатором, обозревателем). Перечислим основные функции Браузера: - Навигация, установка и поддержание связи с выбранным сервером.
- Интерпретация и отображение HTML-документа (форматирование в соответствии со своими настройками).
- Предоставление средств для отображения мультимедийных и других объектов. Возможности расширения своих свойств за счет дополнительных программ ("надстроек").
- Предоставление доступа к другим службам Интернет.
Наличие специальной области памяти компьютера, называемой кэш (Cache memory) позволяет ускорить загрузку просмотренных страниц. Основные термины Cache memory (кэш-память) – быстродействующая память, предназначенная для хранения часто используемых команд и Web-страниц. Domain (домен) –группа компьютеров, находящихся под единым управлением и имеющих общий сегмент в Интернет-адресе. Domain name (доменное имя) – идентификатор, определяющий адрес в Интернет. Domain name server (DNS – сервер доменных имен) – сервер, на котором хранится и функционирует база данных зарегистрированных доменных имен и соответствующих числовых адресов. Home page (начальная страница) – HTML-страница, с которой начинается работа Браузера при его включении. Host (хост) –компьютер, подключенный к Интернет на постоянной основе. HTTP (Hyper Text Transfer Protocol – протокол передачи гипертекстовых файлов) –протокол Интернет, обеспечивающий передачу и отображение Web-страниц. Hyperlink (гиперссылка)– связанный с интерфейсным объектом (текстом или изображением) адрес, на который может быть осуществлен переход. Internet service provider (ISP – поставщик услуг Интернет) –организация, обеспечивающая связь пользователя с Интернет за определенную плату. IP address (IP-адрес) – адрес компьютера, выраженный 32-разрядным числом, записанным четырьмя байтами, разделенными точкой, например: 234.049.123.101. Protocol (протокол) – набор правил, определяющих порядок обработки данных, передаваемых по сети. URL (Uniform Resource Locator– универсальный указатель ресурса) –указатель, содержащий протокол, сетевой адрес компьютера и документа и, возможно, дополнительные сведения, уточняющие параметры соединения с конкретной Web-страницы. WWW (World Wide Web– всемирная паутина) – средство для создания, хранения и извлечения разнообразной и взаимосвязанной информации, включающей в себя текстовые, графические, видео-, аудио- и другие информационные файлы, размещаемые на так называемых Web-серверах. В настоящее время Интернет объединяет сотни миллионов серверов, на которых размещены миллиарды различных сайтов и отдельных файлов, содержащих различного рода информацию. Это гигантское хранилище информации. Существуют различные приемы поиска информации в Интернет. Поиск по известному адресу. Необходимые адреса берутся из справочников. Зная адрес, достаточно ввести его в адресную строку Браузера. Пример 1. www.gov.ru – сервер органов государственной власти России. Конструирование адреса пользователем. Зная систему формирования адреса в Интернет, можно при поиске Web-сайтов конструировать адреса. К ключевому слову (названию фирмы, предприятия, организации или простому английскому существительному) необходимо добавить домен тематический или географический, при этом необходимо подключать интуицию. Пример 2. Адреса коммерческих Web-страниц: www.cnn.com (всемирные новости CNN), www.sony.com (фирма SONY), www.mtv.com (музыкальные новости MTV). Пример 3. Адреса учебных заведений: www.ntu.edu (Национальный университет США). Пример 4. Адреса региональных серверов: www.poland.net (Польша), www.israil.net (Израиль). Поисковые системы Интернет Для поиска информации в Интернет разработаны специальные информационно-поисковые системы. Поисковые системы имеют обычный адрес и отображаются в виде Web-страницы, содержащей специальные средства для организации поиска (строку для поиска, тематический каталог, ссылки). Для вызова поисковой системы достаточно ввести ее адрес в адресную строку Браузера. По способу организации информации информационно-поисковые системы делятся на два вида: классификационные (рубрикаторы) и словарные. Рубрикаторы (классификаторы) – поисковые системы, в которых используется иерархическая (древовидная) организация информации. При поиске информации пользователь просматривает тематические рубрики, постепенно сужая поле поиска (например, если необходимо найти значение какого-то слова, то сначала в классификаторе нужно найти словарь, а затем уже в нем найти нужное слово). Словарные поисковые системы – это мощные автоматические программно-аппаратные комплексы. С их помощью просматривается (сканируется) информация в Интернет. В специальные справочники-индексы заносятся данные о местонахождении той или иной информации. В ответ на запрос осуществляется поиск в соответствии со строкой запроса. В результате пользователю предлагаются те адреса (URL), на которых в момент сканирования найдены искомые слово или группа слов. Выбрав любой из предложенных адресов-ссылок, можно перейти к найденному документу. Большинство современных поисковых систем являются смешанными. Наиболее известные и популярные системы поиска: www.aport.ru www.yahoo.com www.rambler.ru www.yandex.ru www.altavista www.yandex.ru.yandex.ru www.google.com Существуют системы, специализирующиеся на поиске информационных ресурсов по различным направлениям. Поиск людей в Интернет: http://poisk.vid.ru www.whowhere.ru www.bigfoot.com Поиск по телеконференциям (Usenet): www.dejanews.com Предметные поисковые системы: www.webring.org Поиск программного обеспечения: www.files.com www.files.ru Поиск по файловым архивам: http://ftpseach.city.ru, http://ftpsearch.licos.com Каталоги (тематические подборки ссылок с аннотациями): http://www.atrus.ru www.aup.ru Часто эффективный поиск информации можно провести с помощью региональных каталогов – специализированных серверов, содержащих данные о предприятиях или Web-ресурсах какого-то города или региона. Например, для Санкт-Петербурга такой каталог располагается по адресу http://www.spb.ru. Список ИПС можно найти на сайте www.monk.newmail.ru. Более подробный перечень поисковых систем и каталогов представлен в таблице 1. Таблица 1 – Список поисковых серверов и каталогов Адрес | Описание | www.excite.com | Поисковый сервер с обзорами узлов и путеводителями | www.alta-vista.com | Поисковый сервер, имеются возможности расширенного поиска | www.hotbot.com | Поисковый сервер | www.poland.net www.israil.net | Региональные поисковые серверы Польши, Израиля | www.ifoseek.com | Поисковый сервер (простой в использовании) | www.ifoseek.com | Поисковый сервер (простой в использовании) | www.ipl.org | Internet Publik library, публичная библиотека, функ- ционирующая в рамках проекта "Всемирная деревня" | www.wisewire.com | WiseWire – организация поиска с применением ис- кусственного интеллекта | www.webcrawler.com | WebCrawler – поисковый сервер, прост в обращении | www.yahoo.com | КаталогWeb и интерфейс для обращения к полнотек- стовому поиску на сервере AltaVista | www.aport.ru | Апорт – русскоязычный поисковый сервер | www.yandex.ru | Яндекс – русскоязычный поисковый сервер | www.rambler.ru | Рамблер – русскоязычный поисковый сервер | Справочные ресурсы Интернет | www.yellow.com | Желтые страницы Интернет | monk.newmail.ru | Поисковые системы различного профиля | www.top200.ru | 200 лучшихWeb-сайтов | www.allru.net | Каталог русских ресурсов Интернет | www.ru | Каталог русских ресурсов Интернет | www.allru.net/z09.htm | Образовательные ресурсы | www.students.ru | Сервер российского студенчества | www.cdo.ru/index_new.asp | Центр дистанционного обучения | www.open.ac.uk | Открытый университет Великобритании | www.ntu.edu | Национальный университет США | www.translate.ru | Электронный переводчик текстов | www.pomorsu.ru/guide.library.html | Список ссылок на сетевые библиотеки | www.elibrary.ru | Научная электронная библиотека | www.citforum.ru | Электронная библиотека | www.infamed.com/psy | Психологические тесты | www.pokoleniye.ru | Web-сайт Федерации Интернет образования | www.metod.narod.ru | Образовательные ресурсы | www.spb.osi.ru/ic/distant | Дистанционное обучение в Интернет | www.examen.ru | Экзамены и тесты | www.kbsu.ru/~book/ | Учебник информатики | Mega.km.ru | Энциклопедии и словари | |