Локальная сеть Интернет

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

Локальная сеть интернет

Введение

Компьютеры могут соединяться между собой, используя различные среды доступа: медные проводники (витая пара), оптические проводники (оптические кабели) и через радиоканал (беспроводные технологии). Проводные связи устанавливаются через Ethernet, беспроводные - через Wi-Fi, Bluetooth, GPRS и прочие средства. Отдельная локальная вычислительная сеть может иметь шлюзы с другими локальными сетями, а также быть частью глобальной вычислительной сети (например, Интернет) или иметь подключение к ней.

Чаще всего локальные сети построены на технологиях Ethernet или Wi-Fi. Следует отметить, что ранее использовались протоколы Frame Relay, Token ring, которые на сегодняшний день встречаются всё реже, их можно увидеть лишь в специализированных лабораториях, учебных заведениях и службах. Для построения простой локальной сети используются маршрутизаторы, коммутаторы, точки беспроводного доступа, беспроводные маршрутизаторы, модемы и сетевые адаптеры. Реже используются преобразователи (конвертеры) среды, усилители сигнала (повторители разного рода) и специальные антенны.

Маршрутизация в локальных сетях используется примитивная, если она вообще необходима. Чаще всего это статическая либо динамическая маршрутизация (основанная на протоколе RIP).

Иногда в локальной сети организуются рабочие группы - формальное объединение нескольких компьютеров в группу с единым названием.

Сетевой администратор - человек, ответственный за работу локальной сети или её части. В его обязанности входит обеспечение и контроль физической связи, настройка активного оборудования, настройка общего доступа и предопределённого круга программ, обеспечивающих стабильную работу сети.

1. История развития локальных сетей

локальный беспроводной сеть интернет

Идея связать несколько независимо работающих компьютеров в единую распределенную вычислительную систему впервые посетила инженеров еще в середине 60-х годов XX века. Первый успешный эксперимент по передаче дискретных пакетов данных по локальной сети между компьютерами провел в 1965 году молодой исследователь из лаборатории Линкольна Массачусетского технологического института Лари Роберте.

Предложенные им алгоритмы послужили основой для строительства крупной локальной компьютерной сети ARPAnet по инициативе «Агентства перспективных научных исследований» (Advanced Research Projects Agency, ARPA) в 1969 году. Впоследствии, именно на базе этой сети был построен современный интернет.

Существенный толчок в направлении развития малых локальных сетей между компьютерами дало бурное развитие настольных персональных компьютеров во второй половине 70-х годов. Большое влияние на этот процесс оказала фирма Xerox. Инженер-исследователь Роберт Меткалф впервые предложил стандарт локальных компьютерных сетей Ethernet, который широко используется при создании локальных сетей до сих пор.

Количество локальных сетей росло в геометрической прогрессии, и это привело к необходимости разработки стандартов локальных сетей компьютеров. Действительно, одна из основных задач при создании локальных сетей заключается не только в передаче данных и организации общего доступа к тем или иным периферийным устройствам, но также и в обеспечении совместной работы оборудования различных производителей. Это, естественно, означает необходимость унификации и стандартизации подходов к созданию локальных сетей. Именно в 80-х годах окончательно сформировались такие основные стандарты локальных сетей между компьютерами, такие как Ethernet, Token Ring, ArcNet, FDDI и некоторые другие.

80-е годы можно назвать эпохой расцвета локальных сетей компьютеров, поскольку как крупные, так и малые предприятия быстро оценили выгоды от использования этой перспективной технологии. Действительно, локальные компьютерные сети позволяли осуществлять быстрый обмен данными между различными подразделениями и отделами фирмы, заметно уменьшив объем циркулирующей внутри предприятия бумажной документации. Это позволяло экономить на накладных расходах и существенно повышало производительность труда. В сочетании с уже существовавшей тогда возможностью передавать данные на значительные расстояния по информационным каналам глобальной сети использование подобных технологий открывало широчайшие возможности не только для оптимизации бизнеса и расширения информационного пространства, но и для осуществления межкорпоративного взаимодействия.

С течением времени стандарты, позволявшие объединять компьютеры в локальные сети, постепенно оптимизировались, увеличивалась пропускная способность каналов связи, эволюционировало программное обеспечение, росла скорость передачи данных. Вскоре локальные сети стали использоваться не только для пересылки между несколькими компьютерами текста и различных документов, но также для передачи мультимедийной информации, такой как звук и изображение. Это открыло возможность организации внутри локальной сети компьютеров систем видеоконференцсвязи, позволявших пользователям такой системы общаться в режиме реального времени «напрямую», физически находясь в различных помещениях, выполнять совместное редактирование текстов и таблиц, устраивать «виртуальные презентации». Уже сейчас системы компьютерной видеосвязи широко используются крупными коммерческими предприятиями, где служат для организации связи между различными отделами, в военных комплексах для быстрой передачи информации между несколькими абонентами и целыми подразделениями, а в последнее время - и в домашних «настольных» системах, в качестве средства организации досуга.

Наконец, в начале 90-х годов XX века удешевление и расширение ассортимента конечного оборудования позволили локальным сетям выйти за пределы коммерческого сектора рынка. Появились небольшие частные и домашние локальные сети, объединявшие несколько компьютеров в одной семье или в пределах одного дома.

2. Виртуальные и беспроводные локальные сети

Часто бывает, что крупные компании часто организуют в своих локальных сетях необходимые для работы ресурсы. И все хорошо, пока вы пользуетесь ими в офисе - но как быть, если, к примеру, вы оказались в командировке? Было бы неплохо иметь возможность доступа в локальную сеть через интернет. Для таких целей существуют частные виртуальные локальные сети. С помощью этой технологии вы можете пользоваться ресурсами вашей локальной сети через интернет так же, как если бы вы физически находились в офисе. При этом частные виртуальные локальные сети передают информацию в зашифрованном виде, что обеспечивает ее безопасность и защиту в случае перехвата пакетов. Однако помимо таких серьезных направлений, частные виртуальные локальные сети могут помочь и с развлечениями. Некоторые компьютерные игры не поддерживают игру через интернет (или поддерживают, но через специальные платные сервисы). Однако при этом большая их часть поддерживает соединение через локальную сеть. В таком случае, если вы хотите поиграть с кем-то, кто находится за пределами вашей локальной сети, можно использовать частную виртуальную локальную сеть. Таким образом, вы можете объединять игроков из вашей локальной сети и из интернета, и преодолеть имеющиеся ограничения.

Часто при создании традиционной локальной сети возникает сложность - прокладка кабеля. Представьте - вы только недавно сделали дорогой ремонт, пережили все связанные с ним сложности и неожиданно понимаете, что теперь опять придется отодвигать мебель (это если вы решитесь на неэстетичный вариант прокладки проводов поверх плинтусов) или долбить стены (если вы хотите, чтобы все было красиво). Пожалуй, что в таких случаях отличным выходом будут беспроводные локальные сети. Несмотря на то, что сейчас беспроводные локальные сети обеспечивают более низкие скорости передачи по сравнению с традиционными проводными сетями, большое количество беспроводных устройств (КПК, смартфоны, нетбуки и ноутбуки) делают такие все более и более востребованными. Кроме того, последние разработки стандарта IEEE 802.11n делают беспроводные локальные сети способными конкурировать с традиционными проводными сетями.

3. Подключение локальной сети

Выбор конкретного способа подключения зависит от потребностей пользователей, цели подключения и, в некоторой степени, финансовых возможностей.

Итак, что мы имеем вначале:

- компьютер локальной сети, подключенный к Интернет. У него есть доступ как к Интернету, так и к локальной сети;

- локальная сеть, в которую включен этот компьютер. Наша задача - дать компьютерам локальной сети доступ к Интернет через подключенный к нему компьютер. Далее этот компьютер мы будем называть шлюзом или маршрутизатором.

Рассмотрение способов мы начнем с наименее часто использующегося, наиболее дорогого, но также наиболее «правильного» и естественного способа, дающего наибольшие по сравнению с другими способами возможности.

«Прямое» IP-подключение к Internet.

Для того, чтобы Ваша локальная сеть была полноценно подключена к Интернету, должны соблюдаться, как минимум, три условия:

Каждая машина в локальной сети должна иметь «реальный», интернетовский IP-адрес;

Эти адреса должны быть не любыми, а выделенными Вашим провайдером для Вашей локальной сети (скорее всего, это будет подсеть класса C);

На компьютере-шлюзе, подключенном к двум сетям - локальной сети и сети провайдера, должна быть организована IP-маршрутизация, т.е. передача пакетов из одной сети в другую.

В этом случае Ваша локальная сеть становится как бы частью Интернета. Собственно, это тот способ подключения, которым подключены к Интернету сами Интернет-провайдеры и хостинг-провайдеры.

В отличие от обычного подключения, рассчитанного на один компьютер, при таком подключении «под клиента» выделяется не один IP-адрес, а несколько, так называемая «IP-подсеть». Обычно в прайсах провайдера, выделяющего подсети, указана стоимость подсети класса C (255 адресов). В такой подсети первые три байта IP-адреса идентифицируют саму подсеть, а последнее число - компьютер в данной (Вашей) подсети.

В качестве компьютера-шлюза провайдеры рекомендуют использовать ПК под упавлением клона UNIX (Linux, FreeBSD), т.к., во-первых, многие их реализации бесплатны и содержат в себе все необходимые компоненты для организации IP-маршрутизатора и FireWall, а также много других необходимых или полезных сервисов (которые, в случае использования Windows, можно найти только в NT или даже 2000), а во-вторых, эти ОС менее требовательны к ресурсам ПК (в случае отказа от графических интерфейсов; слышал даже такое, что под управлением Linux с обслуживанием не очень большой сети справится даже ПК i486). Однако это необязательно. В крайнем случае в качестве ПО маршрутизатора можно применить Windows 98 или даже Windows 95. Вопреки распространенному мнению, что эти ОС не поддерживают возможность маршрутизации, такая возможность в них есть и включается достаточно просто (после установки некоторых апдейтов). Как это сделать - очень хорошо описано в статье Александра Каспина «Скрытые возможности роутинга в Win95». К тому же, в этом случае на ПК-шлюзе можно работать, как на обычном.

При таком способе подключения Вы можете организовать в своей сети сервисы, доступные из Интернета - ведь при данном подключении не только Интернет полностью доступен из Вашей сети, но и Ваша сеть - из Интернета, т.к. является его частью.

Однако такая «прозрачность» Вашей сети резко снижает ее защищенность - ведь любые сервисы в локальной сети, даже предназначенные для «внутреннего» использования, станут доступными извне через Интернет. Чтобы это не имело места, доступ в локальную сеть извне несколько ограничивают. Обычно это делается установкой на шлюзе программы-firewall. Это своеобразный фильтр пакетов, проходящих из одной сети в другую. Путем его настройки можно запретить вход-выход из локальной сети пакетов, соответствующих определенным критериям - типу IP-пакета, IP-адресу назначения, TCP/UDP-порту и т.п.

Firewall решает такие задачи, как:

- блокировку доступа извне к определенным TCP/IP-сервисам локальной сети. Обычно блокируется доступ к TCP-портам «Службы доступа сети Microsoft», представляющей собой стандартный файловый сервер и сервер печати MS Windows;

- блокировку доступа к определенным компьютерам локальной сети. Таким образом, можно запретить доступ извне ко всем машинам, кроме определенных серверов, предназначенных для доступа из Интернет.

- защиту от троянских программ на сетевом уровне.

Несмотря на универсальность такого метода подключения локальной сети к Интернет, этот метод имеет недостатки. Благодаря им, его реально и используют только лишь те организации, которым надо сделать свои сервера доступными из Интернет - в основном, те же интернет-провайдеры и хостинг-провайдеры, а также информационные службы. Самый главный недостаток заключается в дороговизне выделения IP-адресов и уж тем более IP-подсетей, к тому же эту плату надо вносить периодически. К тому же, сейчас не каждый провайдер выдает реальные IP-адреса - к примеру, у нас в городе три провайдера выдают виртуальные адреса (192.168.x.x) и только один - реальные.

Если же у Вас нет необходимости в установке Интернет-серверов, а подключение локальной сети Вам нужно с обычными, «клиентскими» намерениями, то для Вас есть другие, описанные далее способы, не требующие таких больших затрат и, что самое главное, позволяющие подключить локальную сеть через обычное подключение с одним внешним IP-адресом.

Подключение через NAT (IP-маскарадинг).

Технология Network Address Translation (NAT) - «трансляция сетевых адресов» позволяет нескольким машинам локальной сети иметь доступ к Интернет через одно подключение и один реальный внешний IP-адрес.

Рассмотрим теоретически, как все это работает.

Для того, чтобы компьютера локальной сети могли устанавливать соединения с серверами сети Интернет, нужно, чтобы:

1. IP-пакеты, адресованные серверу в Интернет, смогли его достигнуть;

ответные IP-пакеты, идущие от сервера Интернет на машину в локальной сети, также смогли ее достигнуть.

С первым условием проблем не возникает, а как быть со вторым? Ведь компьютера локальной сети не имеют своего «реального» интернетовского IP-адреса! Как же они могут получать IP-пакеты из Интернет?!

А работает это следующим образом - на компьютере-шлюзе стоит программа NAT-сервера. Компьютер-шлюз прописан на машинах локальной сети как «основной шлюз», и на него поступают все пакеты, идущие в Интернет (не адресованные самой локальной сети). Перед передачей этих IP-пакетов в Интернет NAT-сервер заменяет в них IP-адрес отправителя на свой, одновременно запоминая у себя, с какой машины локальной сети пришел этот IP-пакет. Когда приходит ответный пакет (на адрес шлюза, конечно), NAT определяет, на какую машину локальной сети его надо направить. Затем в полученном пакете меняется адрес получателя на адрес нужной машины, и пакет доставляется этой машине через локальную сеть.

Как видим, работа NAT-сервера прозрачна для машин локальной сети (как и работа обычного IP-маршрутизатора). Единственным принципиальным ограничением этого метода подключения локальной сети к Internet является невозможность установить _входящее_ TCP-соединение из Интернет на машину локальной сети. Однако для «клиентских» сетей этот недостаток превращается в достоинство, резко увеличивающее (по сравнению с первым методом подключения) их защищенность и безопасность. Администраторы некоторых провайдеров даже употребляют слова NAT и Firewall как синонимы.

Однако есть одно «но»: работа по некоторым протоколам предполагает установку TCP-соединений по инициативе сервера. Так, протокол FTP в стандартном варианте предусматривает установку TCP-соединений от сервера к клиенту. Правда, протокол FTP предусматривает так называемый «пассивный» режим (когда все TCP-соединения инициирует компьютер-клиент), но далеко не со всеми FTP-серверами можно в этом режиме работать. Поэтому программы NAT-серверов предусматривают специальную обработку FTP-сеансов, также вызывая установление этих соединений на себя. Это возможно, потому что параметры этих соединений предсказуемы.

Вообще, работать через NAT достаточно удобно. Одно время я полгода работал с одним провайдером, не зная и не задумываясь, что вся его (провайдера) сеть подключена к более крупной сети через NAT и имеет один внешний IP-адрес. При этом связь работала очень даже быстро.

В качестве NAT-сервера провайдеры также рекомендуют машину под управлением UNIX-подобной системы. Из Windows-ов штатный NAT-сервис имеет только Windows 2000 (насчет NT4 - не знаю). На Windows 95/98 можно использовать пакет NAT32.

Подключение через прокси-сервер.

Это самый простой тип подключения. При этом, строго говоря, никакой маршрутизации IP-пакетов между локальной сетью и сетью Интернет не происходит. Машины локальной сети работают с Интернет через программу-посредник, так называемый прокси-сервер, установленный на компьютере-шлюзе.

Основной особенностью этого метода является его «непрозрачность». Если, скажем, в случае NAT программа-клиент просто обращается к Интернет-серверу, не «задумываясь», в какой сети и через какую маршрутизацию она работает, то в случае работы через прокси-сервер программа должна явно обращаться к прокси-серверу. Мало того, клиентская программа должна уметь работать через прокси-сервер. Однако проблем с этим не возникает - все современные и не очень броузеры умеют работать через прокси-сервера.

Другой особенностью является то, что прокси-сервер работает на более высоком уровне, чем, скажем, NAT. Здесь уже обмен с Internet идет не на уровне маршрутизации пакетов, а на уровне работы по конктретным прикладным протоколам (HTTP, FTP, POP3…). Соответственно для каждого протокола, по которым должны «уметь» работать машины локальной сети, на шлюзе должен работать свой прокси-сервер.

Некоторые HTTP прокси-сервера умеют также работать с FTP-серверами. При этом клиент пользуется обычным броузером и сам работает с таким прокси как обычно, по протоколу HTTP. Однако такие прокси-сервера позволяют только скачивать файлы с FTP-серверов и не позволяют их закачивать на сам сервер (работают только «на прием»). Так что, если работа по FTP нужна, скажем, для обновления веб-сайта, то придется использовать специальный FTP-прокси и работать через него при помощи FTP-клиента (FTP Explorer, CuteFTP и т.п.)

Эта «протокольная зависимость» и есть основной недостаток этого метода подключения как самостоятельного. Однако, с другой стороны, «маршрутизация» на таком высоком уровне может дать и немалые преимущества.

Почти каждый интернет-провайдер имеет один или несколько прокси - серверов, через которые рекомендует работать своим клиентам. Несмотря на то, что это совершенно необязательно (как правило, клиент провайдера может обращаться к Интернет напрямую), это дает выигрыш в производительности, а при повременной оплате, соответственно, экономить время он-лайн. Это происходит потому, что прокси-сервера способны кэшировать (запоминать) запрашиваемые пользователем документы, и при следующих к ним обращениях выдавать копию из кэша, что быстрее, чем повторно запрашивать с интернет-сервера. Кроме того, прокси-сервера могут быть настроены так, что будут блокировать загрузку баннеров наиболее распространенных баннерных служб, тем самым также (порой значительно) ускоряя загрузку веб-страниц.

При установке HTTP прокси сервера в локальной сети и работе через него за счет кэширования экономится не только время, но и трафик - потому, что кэширование происходит в самой локальной сети, «до» канала с провайдером, в котором считается трафик (при оплате за объем перекачанной информации).

Выбор прокси-серверов для локальной сети сегодня достаточно широкий. Есть программные продукты, совмещающие в себе несколько прокси-серверов для работы по разным протоколам. К таким относятся, например EServ и WinGate.

EServ - это комплексный программный продукт, содержащий в себе HTTP, FTP, SMTP/POP3, NNTP, SOCKS и другие прокси-сервера. Кроме того, эта программа позволит Вам организовать в локальной сети внутренний веб-сервер, FTP-сервер, электронную почту и «локальные» группы новостей вашей организации - так, сказать, ваш собственный «Интернет в миниатюре», довольно органично сочетающийся с «большим Интернетом») Так, Вы можете настроить локальный «виртуальный» почтовый домен, при отправке на который письмо попадает не в Интернет, а в локальный ящик другого пользователя. Аналогично можно настроить и локальные группы новостей.

EServ хорошо продуман для работы по коммутируемым модемным каналам связи, позволяя экономить время подключения к Интернет и не дозваниваться лишний раз. Так, он содержит встроенный планировщик, позволяющий, скажем, через определенные интервалы времени запускать прием-отправку внешней почты и синхронизацию групп новостей. Собственно, планировщик является универсальным и пригоден не только для планирования заданий EServ, но и запуска в назначенное время других программ.

Кроме организации «локальных» служб, сервера в составе EServ позволяют сделать более удобной работу с Интернет. Так, если вы оплачиваете у своего интернет-провайдера почтовый домен (адрес EMail в виде любое_имя@домен) то с помощью EServ Вы можете организовать разбор принимаемой почты по локальным почтовым ящикам, из которых каждый пользователь будет брать свою почту, заходя на POP3-сервер EServ под своим логином и паролем.

WinGate - это тоже комплексный прокси-сервер, позволяющий работать с Интернет по протоколам HTTP, FTP, POP3, SMTP, SOCKS. Кроме этого, в нем реализована интересная функция - Winsock Redirector, которая позволяет компьютерам локальной сети работать с Интернет так, как если бы они имели на него непосредственный выход, без использования NAT.

Winsock Redirector состоит из серверной и клиентской частей. Серверная часть - это соответствующий сервис WinGate, а клиенсткая называется WinGate Internet Client и ставится на компьютера локальной сети из того же дистрибутива, что и сервер WinGate. Клиентская часть интегрируется с Winsock-библиотекой, реализующей протоколы TCP/IP в WIndows, «перехватывает» вызов ее функций и вызывает через сервис соответствующие функции WinSock на машине-шлюзе, направляя результаты обратно на машину локальной сети. Через этот сервис нормально работает даже FTP в обычном режиме! При этом на работу локальной сети WinGate Internet Client не влияет. Однако он может конфликтовать с другими программами, также использующими перехват функций библиотеки WinSock. Но их «в природе» немного, в основном это FireWallы и антивирусы, проверяющие принимаемую почту. Так, при включенном WinGate Internet Client у меня не загружался SpiderMail из комплекта DrWeb 4.27. Однако это, по-моему, не такой серьезный недостаток по сравнению с возможностями.

Заключение

Таким образом, первый успешный эксперимент по передаче дискретных пакетов данных по локальной сети между компьютерами провел в 1965 году молодой исследователь из лаборатории Линкольна Массачусетского технологического института Лари Роберте.

Предложенные им алгоритмы послужили основой для строительства крупной локальной компьютерной сети ARPAnet по инициативе «Агентства перспективных научных исследований» (Advanced Research Projects Agency, ARPA) в 1969 году. Впоследствии, именно на базе этой сети был построен современный интернет.

Количество локальных сетей росло в геометрической прогрессии, и это привело к необходимости разработки стандартов локальных сетей компьютеров.

Наконец, в начале 90-х годов XX века удешевление и расширение ассортимента конечного оборудования позволили локальным сетям выйти за пределы коммерческого сектора рынка. Появились небольшие частные и домашние локальные сети, объединявшие несколько компьютеров в одной семье или в пределах одного дома.

Кроме того, последние разработки стандарта IEEE 802.11n делают беспроводные локальные сети способными конкурировать с традиционными проводными сетями.

Список используемой литературы

1. Новиков Ю.В., Кондратенко С.В. Основы локальных сетей. Курс лекций. - М.: Интернет-университет информационных технологий, 2005. - ISBN 5-9556-0032-9

Размещено на Allbest.ru