Глобальные вычислительные сети

Размещено на http://www.allbest.ru/

Глобальные вычислительные сети. Телекоммуникационные средства, общие сведения об Internet, услуги, предоставляемые в Internet, протоколы обмена и адресация

Глобальная вычислительная сеть, ГВС (англ. Wide Area Network, WAN) -- компьютерная сеть, охватывающая большие территории и включающая в себя десятки и сотни тысяч компьютеров.

ГВС служат для объединения разрозненных сетей так, чтобы пользователи и компьютеры, где бы они ни находились, могли взаимодействовать со всеми остальными участниками глобальной сети.

Некоторые ГВС построены исключительно для частных организаций, другие являются средством коммуникации корпоративных ЛВС с сетью Интернет или посредством Интернет с удалёнными сетями, входящими в состав корпоративных. Чаще всего ГВС опирается на выделенные линии, на одном конце которых маршрутизатор подключается к ЛВС, а на другом концентратор связывается с остальными частями ГВС.

Совмещают компьютеры, рассредоточенные на расстоянии сотен и тысяч километров. Часто используются уже существующие не очень качественные линии связи. Более низкие, чем в локальных сетях, скорости передачи данных (десятки килобит в секунду) ограничивают набор услуг передачей файлов, преимущественно не в оперативном, а в фоновом режиме, с использованием электронной почты. Для стойкой передачи дискретных данных применяются более сложные методы и оборудование, чем в локальных сетях.

Отличие глобальной сети от локальной

Глобальные сети отличаются от локальных тем, что рассчитаны на неограниченное число абонентов и используют, как правило, не слишком качественные каналы связи и сравнительно низкую скорость передачи, а механизм управления обменом, у них в принципе не может быть гарантировано скорым. Отличается от локальной сети более протяженными коммуникациями (спутниковыми, кабельными и др.). Глобальная сеть объединяет локальные сети.

В глобальных сетях намного более важное не качество связи, а сам факт ее существования. Правда, в настоящий момент уже нельзя провести четкий и однозначный предел между локальными и глобальными сетями. Большинство локальных сетей имеют выход в глобальную сеть, но характер переданной информации, принципы организации обмена, режимы доступа, к ресурсам внутри локальной сети, как правило, сильно отличаются от тех, что принято в глобальной сети. И хотя все компьютеры локальной сети в данном случае включены также и в глобальную сеть, специфику локальной сети это не отменяет. Возможность выхода в глобальную сеть остается всего лишь одним из ресурсов, поделенным пользователями локальной сети.

Глобальные сети - это распределённые сети всемирного масштаба. Самой известной и доступной глобальной сетью является Интернет (Internet). Сеть Интернет не является устойчивой структурой, она постоянно изменяется самими пользователями Сети, число которых уже исчисляется миллионами.

Обращаясь в Интернет, мы пользуемся услугами Интернет-провайдера или ISP (Internet Service Provider - поставщик услуг Интернета).

ISP - это организация, которая имеет собственную высокоскоростную сеть, объединенную с другими сетями по всему земному шару. Провайдер подключает к своей сети клиентов, которые становятся частью сети данного провайдера и одновременно частью всех объединенных сетей, которые и составляют Интернет.

Важнейшая особенность этой глобальной сети: отсутствие централизованного управления.

Следствием этого является абсолютная свобода информационного пространства.

В более широком смысле Интернет - это информационное пространство, распределенное среди миллионов компьютеров во всем мире, которые постоянно обмениваются данными. Основная задача Интернета - это связь.

Интернет можно рассматривать как совокупность миллионов узлов, связанных друг с другом всевозможными линиями связи. При этом, узлом может являться как отдельный компьютер, так и локальная сеть. Обмен информацией между узлами Сети происходит с помощью специальных протоколов - своеобразных предписаний к взаимопониманию.. Сегодня Internet имеет около 15 миллионов абонентов в более чем 150 странах мира. Ежемесячно размер сети увеличивается на 7-10%. Internet образует как бы ядро, обеспечивающее связь различных информационных сетей, принадлежащих различным учреждениям во всем мире, одна с другой.

Программное обеспечение Интернет

1. Браузеры (browsers). Это программы, позволяющие находить и просматривать гипертекстовые документы, опубликованные в Сети и на Вашем компьютере: Microsoft Internet Explorer, Netscape Navigator, Opera.

2. Почтовые программы (e-mail programmes) - специальные программы для принятия, отправки, сортировки и просмотра электронной почты: Eudora, The Bat!, MS Outlook, Pegasus.

3. FTP-клиенты - программы для обмена файлами: CuteFTP, WSFTP.

4. Менеджеры загрузки (download manager) - программы для перекачки файлов из Сети: Go!Zilla, ReGet, GetRight.

5. Программы общения (chat programmes) - программы, предоставляющие возможность вести переговоры в Сети как в текстовом режиме, так и в режиме аудио и видео обмена: MicroIRC, ICQ, IPhone, EasyTalk, NetMeeting.

Интернет.

Первоначально Интернет разрабатывался для военных целей, затем был внедрен в науку, учебные заведения.Термин «интернет» (со строчной буквы «и») обозначает сеть, состоящую из разнородных компьютеров. Интернет (с прописной буквы «И»)- «паутина», объединяющая миллионы компьютеров и пользователей.

Существует ряд групп, которые помогают следить за развитием технологий Интернета, за процессами регистрации и общими проблемами, связанными с управлением сетью таких огромных масштабов.

По мере роста популярности и расширения областей практического применения Интернета совершенствуются и интернет-технологии. В настоящее время существует ряд проектов, направленных на улучшение этих технологий. Наиболее перспективными считают проекты:

NGI (Next Generation Internet);

vNBS (Very high-speed Backbone Network Service);

Internet2 (I2)

Адресация в Internet

На каждом уровне иерархии Internet, сеть, которая входит в ее состав, сама отвечает за то, чтобы все было нормально в своем окружении. С точки зрения адресации, это означает, что любая организация, которая подключена к ней, ведет базу данных своих компьютерных сетей. Уникальные номера, которые используются для идентификации компьютеров, подключенных в Internet, называются IP- адресами.

Имена позволяют компьютерам в сети только получить информацию про адреса. Когда указывается конкретный компьютер с помощью доменного имени (DNS), сервер имен, который отвечает за соответствующую область адресов (доменов), переводит эти имена в IP- адрес. В зависимости от размещения компьютера, и географического расстояния от него до пункта конечного назначения, такие запросы могут пройти через несколько серверов имен, прежде чем достигнут конечного адреса. Привлекательность такой системы обеспечивают два обстоятельства: во-первых, не нужно обрабатывать ни один из запросов/ответов, потому, что это делается автоматически; во-вторых, по сравнению с централизованным списком адресов (кстати, таким образом, когда-то и работал Internet), система DNS позволяет сети расти без лишних организационных усилий [10].

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) -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.

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.

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.

Глобальная вычислительная сеть (ГВС)

Глобальная вычислительная сеть (ГВС или WAN - World Area NetWork) - сеть, соединяющая компьютеры, удалённые географически на большие расстояния друг от друга.

WAN (World Area Network) - глобальная сеть, покрывающая большие географические регионы, включающие в себя как локальные сети, так и прочие телекоммуникационные сети и устройства. Пример WAN - сети с коммутацией пакетов (Frame relay), через которую могут "разговаривать" между собой различные компьютерные сети.

Если ранее сеть использовалась исключительно в качестве среды передачи файлов и сообщений электронной почты, то сегодня решаются более сложные задачи распределенного доступа к ресурсам.

Компании соблазняют быстрота, дешевая глобальная связь, удобство для проведения совместных работ, доступные программы, уникальная база данных сети Internet. Они рассматривают глобальную сеть как дополнение к своим собственным локальным сетям.

При низкой стоимости услуг (часто это только фиксированная ежемесячная плата за используемые линии или телефон) пользователи могут получить доступ к коммерческим и некоммерческим информационным службам США, Канады, Австралии и многих европейских стран. В архивах свободного доступа сети Internet можно найти информацию практически по всем сферам человеческой деятельности, начиная с новых научных открытий до прогноза погоды на завтра.

Кроме того, Internet предоставляет уникальные возможности дешевой, надежной и конфиденциальной глобальной связи по всему миру. Это оказывается очень удобным для фирм имеющих свои филиалы по всему миру, транснациональных корпораций и структур управления. Обычно, использование инфраструктуры Internet для международной связи обходится значительно дешевле прямой компьютерной связи через спутниковый канал или через телефон.

Электронная почта - самая распространенная услуга сети Internet. В настоящее время свой адрес по электронной почте имеют приблизительно 20 миллионов человек. Посылка письма по электронной почте обходится значительно дешевле посылки обычного письма. Кроме того, сообщение, посланное по электронной почте дойдет до адресата за несколько часов, в то время как обычное письмо может добираться до адресата несколько дней, а то и недель.

Фактически Internet состоит из множества локальных и глобальных сетей, принадлежащих различным компаниям и предприятиям, связанных между собой различными линиями связи. Internet можно представить себе в виде мозаики сложенной из небольших сетей разной величины, которые активно взаимодействуют одна с другой, пересылая файлы, сообщения и т.п.

Как и во всякой другой сети в Internet существует 7 уровней взаимодействия между компьютерами: физический, логический, сетевой, транспортный, уровень сеансов связи, представительский и прикладной уровень. Соответственно каждому уровню взаимодействия соответствует набор протоколов (т.е. правил взаимодействия).

Протоколы физического уровня определяют вид и характеристики линий связи между компьютерами. В Internet используются практически все известные в настоящее время способы связи от простого провода (витая пара) до волоконно-оптических линий связи (ВОЛС).

Для каждого типа линий связи разработан соответствующий протокол логического уровня, занимающийся управлением передачей информации по каналу. глобальный сеть интернет протокол

Протоколы сетевого уровня отвечают за передачу данных между устройствами в разных сетях, то есть занимаются маршрутизацией пакетов в сети. К протоколам сетевого уровня принадлежат IP (Internet Protocol) и ARP (Address Resolution Protocol).

Протоколы транспортного уровня управляют передачей данных из одной программы в другую. К протоколам транспортного уровня принадлежат TCP (Transmission Control Protocol) и UDP (User Datagram Protocol).

Протоколы уровня сеансов связи отвечают за установку, поддержание и уничтожение соответствующих каналов. В Internet этим занимаются уже упомянутые TCP и UDP протоколы, а также протокол UUCP (Unix to Unix Copy Protocol).

Протоколы представительского уровня занимаются обслуживанием прикладных программ.

К протоколам прикладного уровня относятся сетевые услуги и программы их предоставления.

Internet - постоянно развивающаяся сеть, у которой ещё всё впереди, будем надеяться, что наша страна не отстанет от прогресса.

Глобальные сети

В настоящее время в мире зарегистрировано более 200 глобальных сетей. Глобальные сети (как и локальные) состоят из компьютеров, соединенных каналами связи. Глобальные вычислительные сети (ГВС) всего мира объединены между собой с помощью Интернета.

Для работы в ГВС пользователю необходимо иметь соответствующее аппаратное и программное обеспечение. В простейшем случае из аппаратных средств нужно дополнительно установить модем, с помощью которого осуществляется связь по телефонной линии (например, из квартиры).

Программное обеспечение делится на два класса:

· программы-серверы, размещенные на том узле сети, который обслуживает компьютер пользователя;

· программы-клиенты, которые находятся на компьютере пользователя и пользуются услугами сервера.

Глобальные сети предоставляют пользователям разнообразные услуги. ГВС позволяют работать с распределенными базами данных, обмениваться письмами с помощью электронной почты, сообщениями с помощью телеконференций, беседовать в реальном масштабе времени, пересылать файлы и т. д. Каждая услуга (иногда говорят: служба, сервис) работает по определенным правилам (протоколам).

Для реализации каждой сетевой услуги требуются своя программа-сервер и своя программа-клиент. Например, существуют почтовые серверы и клиенты, серверы и клиенты телеконференций (новостей).

В то же время современные браузеры (программы-навигаторы, исследователи, обозреватели) постепенно берут на себя функции нескольких отдельных служб глобальной сети и становятся "универсальными" клиентами. Термин "сервер" имеет второе значение.

Сервером называют также и компьютер, на котором установлены программы-серверы. На одном компьютере-сервере могут работать сразу несколько программ-серверов. Чаще всего мы будем понимать под термином "сервер" некий компьютер.

Примерная схема соединений показана на рисунке, из которого видно, что компьютеры пользователей могут подключаться к глобальной сети, как через ЛВС, так и непосредственно подсоединяться к любому провайдеру.

На рисунке приняты следующие обозначения:

· М - международный провайдер

· Н - национальный провайдер

· Р - региональный провайдер

· ЛВС - локальная вычислительная сеть

· ПС - прокси-сервер

· Ш - шлюз

· Зер - зеркало

· Б - брандмауэр

· К - компьютер

Обсудим некоторые часто используемые термины .

Зеркало - сервер, который является копией другого популярного, но далеко расположенного сервера. Зеркало используется для снижения нагрузки в глобальной сети и повышения скорости передачи информации. Содержимое зеркала периодически обновляется. Если, например, пользователю компьютера 22111 требуется получить информацию с сервера Н11, то он ее получает с близко расположенного зеркала Зер1. При этом содержимое зеркала практически совпадает с содержимым сервера Н11.

Прокси-сервер - компьютер, который используется для снижения нагрузки в сети и повышения быстродействия. На прокси-сервере непродолжительное время хранится информация, к которой пользователи проявляют повышенный интерес. Если какой-либо пользователь недавно просматривал Web-страницу, которую решил посмотреть второй пользователь этой же локальной сети, то второму пользователю она будет передана с прокси-сервера. Внешне второму пользователю будет казаться, что установлена связь с первоисточником информации. Предположим, что пользователь ЭВМ 1111 недавно получил файл с сервера Р421. Если эту же информацию пытается получить пользователь компьютера 1112, то она поступает с близко расположенного ПС1. Прокси-сервером может быть любая ЭВМ, на которую установлена программа прокси-сервер. Информация на прокси-сервере стирается по мере угасания интереса к ней и заменяется новой, более актуальной.

Шлюз - программно-аппаратное средство, предназначенное для соединения двух разнородных сетей, работающих по разным правилам (протоколам).

Серьезной проблемой при работе в сети является защита информации от несанкционированного доступа. По этой причине локальные сети банков, оборонных предприятий, коммерческих фирм защищают от проникновения в них со стороны Интернета. Для этих целей используют брандмауэр.

Брандмауэр - программно - аппаратное средство (межсетевой экран), которое предотвращает несанкционированный доступ (вход) в защищаемую сеть. Межсетевой экран контролирует все информационные потоки между локальной и глобальной сетями, работая как некоторая "информационная мембрана". Экран можно представлять себе как набор фильтров, анализирующих проходящую через них информацию. На основе заложенных алгоритмов брандмауэр принимает решение: пропустить эту информацию или отказать в ее пересылке. Кроме того, брандмауэр фиксирует все незаконные попытки доступа к информации и сигнализирует о ситуациях, требующих немедленной реакции (поднимает тревогу). Следует заметить, что Интернет - подвижная, быстро изменяющаяся структура, конфигурация которой зависит от множества факторов. Поэтому нарисовать достоверную схему соединения множества узлов принципиально невозможно. Соединения могут самыми разнообразными: региональные провайдеры могут соединяться между собой, зеркала могут устанавливаться в любом месте, отдельные пользователи могут подключаться к любому провайдеру и т. д. Бурный рост услуг, предоставляемых в Интернете, приводит к перегрузке узлов и каналов связи, что снижает скорость и надежность передачи информации. При этом каналы связи развиваются крайне неравномерно и в основном там, где государство и частные фирмы считают нужным вкладывать в это средства.

Определение пути, по которому будет передано сообщение, осуществляется с помощью специального устройства - маршрутизатора.

Маршрутизатор (Router) - устройство, которое работает с несколькими каналами, направляя в какой-нибудь из них очередной блок (пакет) данных. Маршрутизатор выбирает канал по адресу, указанному в заголовке пришедшего сообщения (пакета). Для каждого поступающего пакета маршрутизатор принимает индивидуальное решение о пути следования пакета к сети, в которой находится машина-адресат.

Процедура выбора пути передачи информации называется маршрутизацией. Проблема выбора маршрута осложняется тем, что географически самый короткий путь не всегда является самым лучшим. Часто критерием при выборе маршрута является время передачи данных по этому маршруту. Оно зависит от пропускной способности каналов связи и интенсивности нагрузки (трафика), которая может изменяться с течением времени. Некоторые алгоритмы маршрутизации пытаются приспособиться к изменению нагрузки, в то время как другие принимают решения на основе средних показателей за длительное время. Выбор маршрута может осуществляться и по другим критериям, например, надежности передачи информации. Между конечными компьютерами может быть несколько десятков узлов, маршрутизаторов, множество промежуточных физических сетей различных типов, но программа-клиент будет воспринимать этот конгломерат как единую физическую сеть. Образно маршрутизатор можно сравнить с телевизионной камерой, установленной на вертолете. С помощью такой камеры хорошо видны дороги и потоки движущихся автомобилей. Такой общий вид позволяет выбрать водителю наиболее свободный и удобный (иногда обходной) путь движения транспорта. Таким образом, протокол IP выполняет функции маршрутизации, выбирая нужный путь для передачи сообщения в паутине сетей. На каждом узле маршрутизатор определяет, в каком направлении передать поступившее сообщение.

Размещено на Allbest.ru