Разновидности компьютерных сетей
Компьютерная система передачи данных — это коммуникационная система, позволяющая передавать сообщения между компьютерами. Сообщение в компьютерных системах передачи это всегда строго структурированный пакет информации, состоящий из заголовка, тела и окончания. Тело содержит текстовую, цифровую, графическую, фотографическую, видео и аудиоинформацию.
Компьютерная сеть может быть определена как два или более компьютеров, способных взаимодействовать через среду передачи данных. Выделим несколько разновидностей компьютерных сетей.
1. Терминальные сети — терминалы и оборудование, подключенные к главному компьютеру. Такая организация была типична для 1960-70г. Перед появлением микрокомпьютеров. В такой сети главный компьютер выполняет все или бόльшую часть процессов, терминалы дают лишь возможность доступа пользователю к прикладным программам главного компьютера. Многие пользователи могут работать с прикладными программами главного компьютера одновременно, поэтому этот тип сети называется сетью с разделением времени.
2. Распределенные сети — содержат два или больше компьютеров, взаимодействующих через среду передачи данных (один из путей, приведших к созданию распределённых сетей — стремление связать несколько терминальных сетей между собой). Наиболее распространенный способ классификации распределенных сетей основывается на размерах географической площади покрываемой сетью (классификация по масштабу).
А) Локальные сети — ЛВС (LAN — Local Area Network) покрывают незначительную географическую площадь. ЛВС — коммуникационная система, поддерживающая в пределах одного здания или некоторой ограниченной территории один или несколько высокоскоростных каналов передачи информации, предоставляемых подключаемым устройствам для кратковременного использования. Географическая область, охваченная ЛВС, определяется технологией, используемой при создании сети, например, сеть Apple Talk имеет радиус R = 300 м., Ethernet — R > 2500 метров, есть сети > 200 км.). В ЛВС. среда передачи данных обычно более скоростная, чем в глобальных сетях. Скорость передачи данных от нескольких тысяч бит в секунду до 100 млн. бит в секунду. Есть и больше биллиона бит в секунду.
В) Глобальные сети — ГВС (GAN — Global Area Network) — распределенная компьютерная сеть которая позволяет объединить компьютеры на значительной географической области (часть страны, всю страну, несколько стран и даже целый мир). Среда передачи данных более медленная чем в ЛВС. Географический размах ЛВС и ГВС может расширяться за счет возможностей удаленного доступа.
Модель взаимодействия «клиент – сервер».
Клиент-сервер — схема работы различных программ в сети. Программа, работающая по такой схеме, состоит их двух взаимодействующих частей: клиента и сервера. Клиент находится на машине пользователя, сервер на соответствующем сервере (компьютере). Сервер по командам клиента выполняет определенные действия, предоставляя услуги клиенту. Таким образом, для предоставления услуг в такой схеме необходимы наличие и одновременная слаженная работа обеих указанных частей.
Предоставление услуг в Internet построено по этой схеме, т.е. оно осуществляется совместной работой 2-х процессов: на компьютере пользователя и на компьютере сервере.
Сервер
1. Программа для сетевого компьютера. Дает возможность предоставить услуги одного компьютера другому. Обслуживаемые компьютеры общаются с это обслуживающей (server-) программой посредством соответствующей (client-) программы, предназначенной для работы в паре с программой-сервером. Программа-клиент работает непосредственно на обслуживаемом компьютере.
2. Компьютер в сети, предоставляющий свои услуги другим, т.е. выполняющий определенные функции по запросам других. На нем и работает программа-сервер.
Клиент
1. Пользователь.
2. Прикладная программа, работающая в интересах пользователя для предоставления неких услуг с сервера где-либо в какой-либо сети.
Сети с выделенным сервером имеется компьютер, который управляет пересылкой сообщений между рабочими станциями и всеми связями между сетевыми устройствами.
Одноранговые сети, позволяют каждому компьютеру взаимодействовать с каждым компьютерным устройством сети.
Топология сети определяет геометрическое размещение (конфигурацию) узлов сети и способ соединений между ними в среде передачи данных. Рассмотрим основные типы топологий.
1. Звезда характеризуется тем, что все устройства подсоединены к центру и соответственно все сообщения в сети передаются через центральный узел. Центр может быть как активным, так и пассивным устройством. Активный центр начинает открытие некоторой передачи, а пассивный центр просто обеспечивает связь между сетевыми устройствами.
Преимущества:
а) высокий уровень защиты данных в центральном узле
б) простая адресация, которая контролируется центральным узлом
в) упрощены процессы поиска неисправностей.
Недостатки:
а) зависимость сети от надежности центрального узла, т.к. его отказ
приводит к отказу всей сети.
б) сложность центрального узла, на который возложено большинство
сетевых функций.
2. Кольцо — замкнутая петля рабочих станций или узлов с сообщением, проходящим через станции последовательно. В данной конфигурации сообщения перемещаются по кругу в одном направлении. В кольцевой топологии нет выделенного узла, который управляет передачей сообщений. Передача сигнала происходит в большинстве случаев через повторители, к которым подключены узлы сети. Повторитель может быть пассивным или активным устройством. Если доступ в кольце производится чрез активный повторитель, то он:
- принимает пакет от узла источника и усиливает сигналы.
- делает пакет доступным узлу приемнику.
- разрешает узлу передавать собственный пакет
- отправляет пакет к следующему узлу или выполняет его буферизацию.
Пассивный повторитель дает узлу лишь возможность соединения со средой передачи.
Преимущества:
а) Отсутствует зависимость сети от функционирования отдельных узлов. При этом имеется возможность отключить узел без нарушения работы сети.
б) Используется простая маршрутизация пакетов.
в) Легко идентифицируются неисправные узлы, и выполняется реконфигурация в случае сбоя или неисправности.
Недостатки:
а) Надежность сети зависит от надежности кабельной системы.
б) Необходимо использовать более сложное программное обеспечение для узлов, например для функционирования в сбойных ситуациях типа реконфигурации сети, потери маркера в кольце и т.п.
в) Усложняется решение задачи защиты информации, поскольку данные в сети проходят через узлы сети.
3. Шинная топология (ёлочка) — использует прямой сегмент среды передачи данных, к которому напрямую подсоединены все узлы или рабочие станции. Шина — это незамкнутая физически в кольцо среда передачи. Все узлы подключаются к шине одинаковым образом через усилители-повторители сигналов, поскольку сигналы в шине передаются с потерями, т.е. затухают. Сигналы в шине от передающего узла распространяются во все стороны к другим узлам со скоростью около 3/4 от скорости света. Так как все принимающие узлы получают предающее сообщение практически одновременно, то необходимо решать проблему права доступа к среде путем применения методов разрешения сетевых коллизий либо путем организации логического кольца узлов.
Преимущества:
а) Распространенность и популярность для ЛВС.
б) Легкость подключения новых узлов и их доступность.
в) Простота реализации широковещательной передачи
г) Приспособленность к передаче сообщений с резкими колебаниями интенсивности потока сообщений.
Недостатки:
а) Среда передачи пассивна, поэтому необходимо усиление сигналов, затухающих в среде.
б) Затруднена защита информации, т.к. можно легко присоединяться к сети.
в) При большом числе узлов возможно насыщение среды передачи (резкое снижение пропускной способности)
г) В некоторых случаях отсутствует оптимальный механизм доступа к среде, когда при разрешении, например коллизий, отдельные узлы сети имеют приоритет.
Смешанные топологии
Современные сети построены по многоуровневому принципу. Чтобы организовать связь двух компьютеров, требуется сначала определить свод правил их взаимодействия, определить язык их общения, т.е. определить, что означают посылаемые ими сигналы и т.д. Эти правила и определения называются протоколами.
Протокол
1. Совокупность определений (соглашений, правил), регламентирующих формат и процедуры обмена информацией между двумя или несколькими независимыми устройствами или процессами. Это описание того, как программы, компьютеры или иные устройства должны действовать, когда они взаимодействуют друг с другом. Протокольные определения охватывают диапазон от того, в каком порядке биты следуют по проводу, до формата сообщения электронной почты. Стандартные протоколы позволяют связываться друг с другом компьютерам различных производителей. Взаимодействующие компьютеры могут использовать совершенно различное программное обеспечение, но должны соблюдать принятое соглашение о том, как посылать и принимать принимаемые данные. Данное значение термина «протокол» аналогично своему значению в словосочетании «дипломатический протокол».
2. Запись всех производимых действий и получаемых откликов относится обычно к сеансам работы в какой-нибудь системе или с каким-нибудь приложением. Данное значение термина «протокол» аналогично своему значению в словосочетаниях «протокол заседания» и «протокол допроса».
Для работы сетей необходимо запастись множеством различных протоколов: например, управляющих физической связью, установлением связи по сети, доступам к различным ресурсам и т.д. Многоуровневая структура используется с целью упростить это огромное множество протоколов и отношений. Она позволяет также составлять сетевые системы из продуктов-модулей программного обеспечения, выпущенных разными производителями.
Открытые системы
Будем понимать под этим словосочетанием систему, архитектура которой общедоступна. Описание такой архитектуры опубликовано или легко доступно каждому, кто желает создавать продукты для некоторой аппаратной или программной платформы. Это определение открытой системы можно применять как к аппаратным, так и программным средствам.
Совсем недавно открытых систем практически не было. Каждый изготовитель аппаратуры выпускал свое семейство моделей, и все программное и аппаратное обеспечение необходимо было приобретать только у него. Некоторые компании, пользуясь своей монополией, устанавливали непомерно высокие цены или навязывали покупателям неподходящие технические решения.
Недовольство клиентов достигло такой степени, что они стали принимать жесткие меры. В итоге несколько компаний, специализирующихся на миникомпьютерах или больших ЭВМ либо обанкротились, либо были вынуждены перейти на открытые системы. Хорошим примером служит компания Digital Equipment Corporation (DEC) которая на своих миникомпьютерах наряду с собственной ОС VMS предлагает и ОС UNIX.
Классический пример открытой системы — UNIX. Этой операционной системе около тридцати лет. Почти с самого начала ее исходный код предоставляется всем желающим. Благодаря многолетним усовершенствованиям его легко понять и использовать. UNIX можно перенести практически на любую аппаратную платформу, что позволяет избежать зависимости от фирмы. Достоинства UNIX — не в её возможностях как операционной системы, а в возможности переноса программного обеспечения, в совместимости форматов файлов и в наличие большого числа продуктов для неё, предлагаемых широким кругом фирм.
Международная организация по стандартизации ISO (International Standard Organization) приняла стандарт ISO 7498 описывающий взаимодействие открытых систем (OSI — Open System Interconnection), каковыми среди прочего являются и сетевые компьютеры. Он описывает структуру самих открытых систем, требования к ним, их взаимодействие. Модель взаимодействия сетевых систем, представленная в этом стандарте известна под названием «эталонная модель ISO/OSI».
Взаимодействие уровней в этой модели — субординарное. Каждый уровень может реально взаимодействовать только с соседними уровнями (верхним и нижним), виртуально — только с аналогичным уровнем на другом конце линии.
Под реальным взаимодействием мы подразумеваем непосредственное взаимодействие, непосредственную передачу информации, например пересылку данных в оперативной памяти из области, отведенной одной программе, в область другой программы. При непосредственной передаче данные остаются неизменными все время.
Под виртуальным взаимодействием мы понимаем опосредованное взаимодействие и передачу данных; здесь данные в процессе передачи могут уже определенным, заранее оговоренным способом изменяются.
История Интернет
После Карибского кризиса Агентство перспективного планирования Министерства обороны США (DARPA) выступило с инициативой создания «средств взаимосвязи пакетных сетей обработки данных». В документе говорилось, что необходима «надежная телекоммуникационная сеть, которая продолжала бы нормально функционировать даже при физическом уничтожении значительной части линии связи». Новые академические идеи того времени соответствовали задачам Министерства обороны США. В 1961 году Леонардом Клейнарком из Массачусетского Университета была опубликована его первая статья по пакетной коммуникации. Ее идея заключалась в том, что "данные должны передаваться в цифровой форме в виде «пакетов» — дискретных фрагментов, имеющих некоторую унифицированную структуру. В частности, пакет должен содержать публичную информацию о том, откуда и куда он направляется (позднее это было реализовано в виде «заголовков пакетов»). В то же время, «тело пакета» может быть зашифровано, чтобы, даже перехватив его, посторонние лица не смогли бы его прочесть. Тем не менее, структура сети должна была также быть публичной — иначе оказывалась бы невозможной доставка пакетов по назначению (позже она получила название маршрутизация). В августе следующего года другой исследователь тоже из Массачусетского технологического института Дж.К.Р. Ликлайдер опубликовал серию аналитических записок под общим названием «Взаимодействие человека с машиной в реальном времени». Ликлайдер полагал, что со временем множество компьютеров и локальных сетей будут объединены в единую систему, в которой каждый будет иметь возможность воспользоваться любыми находящимися в системе данными и программными продуктами. Уже спустя два года в 1964 году вышла в свет книга Леонарда Клейнрока, посвященная пакетной коммутации, а корпорация «РЭНД» (RAND) подготовила статью о применении пакетной коммутации в военных системах телефонной связи.
В 1969 году Defence Advanced Research Agensy (DARPA) по заданию министерства обороны США приступило к проекту по созданию экспериментальной сети передачи пакетов. Управление ARPA рассчитывало, что его сеть сможет снизить расходы на вычисления, предоставляя исследователям доступ к совместному использованию компьютерных ресурсов и способствуя сотрудничеству между исследователями, находящимися в разных местах. ARPA приступило к работе над проектом сети, и несколько подрядчиков из университетских и промышленных кругов спроектировали, изготовили и испытали аппаратные средства и программное обеспечение для этой сети. Проект внес значительный вклад в практику создания сетей. Так, была продемонстрирована эффективность метода пакетной коммутации; было установлено, что компьютеры разных типов можно объединять в одну сеть; были решены проблемы создания распределенных сетей, в частности проблема маршрутизации; были разработаны важные протоколы, методы передачи данных через модемы.
Эксперимент с ARPANET был настолько успешен, что многие организации захотели войти в нее, с целью использования для ежедневной передачи данных. И в 1975 году ARPANET превратилась из экспериментальной сети в рабочую сеть. Ответственность за администрирование сети взяло на себя Defence Communication Agency (DCA), в настоящее время называемое Defence Information Systems Agency (DISA). Протоколы продолжали развиваться и совершенствоваться.
1 января 1983 года предшественница сеть была полностью переведена с протокола Network Control Protocol (NCP) на протокол TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol). Принятие именно этого протокола стало оформлением столь привычной нам современной сетевой философии, которая и привела к появлению децентрализованной и практически самоуправляемой информационной инфраструктуры. Главная идея, предложенная авторами Робертом Каном и Винтом Серфом, состояла в том, чтобы перенести обеспечение надежности коммуникаций из сети в подключенные к ней серверы. К разработке протокола подключились Джонатан Постел и Дэни Коэн. Вместе учёные пришли к выводу о необходимости разделить протокол на две части: так появились «близнецы-братья» TCP и IP. Часть TCP отвечает за разбиение сообщения на датаграммы, за сборку их на стороне получателя, обнаружение ошибок и восстановление порядка пакетов, если он был нарушен в процессе передачи. IP, или Internet Protocol, отвечает за маршрутизацию отдельных датаграмм. К 1978 году окончательно оформилось то, что сегодня мы называем TCP/IP.
Этот протокол вошёл в Military Standarts (MIL STD), т.е. в военные стандарты, и все, кто работал в сети, обязаны были перейти к этому новому протоколу. Для облегчения этого перехода DARPA обратилась с предложением к руководителям фирмы Berkley Software Design внедрить протоколы TCP/IP в Berkeley(BSD) UNIX. С этого и начался союз UNIX и TCP/IP.
Спустя некоторое время TCP/IP был адаптирован в обычный, то есть в общедоступный стандарт, и термин Internet вошел во всеобщее употребление. В 1983 году из ARPANET выделилась MILNET, которая стала относиться к Defence Data Network (DDN) министерства обороны США. Термин Internet стал использоваться для обозначения единой сети: MILNET плюс ARPANET. Сеть Интернет была горячо принята учеными, сотрудничавшими с ARPA и стремившимися к обмену информацией и идеями со своими далекими коллегами. Эта атмосфера вдохновляла на создание новых сетей, и в 1985 Национальный научный фонд NSF начал строить сеть NSFNET для объединения своих суперкомпьютерных центров.
В дальнейшем правительство США решило передать административное управление сетью Интернет в руки частных лиц. В 1990 году Федеральный Совет по Информационным Сетям (Federal Networking Council) отменил требование, заключавшееся в том что для подсоединения к Интернет была необходима рекомендация какого-либо государственного органа США. Это решение послужило началом новой эпохи, поскольку теперь любая организация могла получить доступ к Интернет без каких либо серьезных оговорок или обоснований. Это способствовало расширению круга коммерческих поставщиков и потребителей услуг сети Интернет, которая вскоре связала между собой миллионы компьютеров и сотни миллионов людей во всем мире. И хотя в 1991 году ARPANET прекратила свое существование, сеть Internet существует, ее размеры намного превышают первоначальные, так как она объединила множество сетей во всем мире. Уже к 1993 году в мире было 2,5 миллиона подключенных компьютеров, в сети было представлено более 100 стран, а количество коммерческих потребителей превзошло численность академических. В 1994 году в Интернет пришли банки и торговые представительства. В 1997 году в США практически каждая крупная компания, организация, информационная служба, а также правительство имели свой веб-сайт. Число абонентов Сети постоянно увеличивается. Многие убеждены, что со временем Интернет станет также доступен и привычен, как телефон, телевизор, радио. В одних странах этот процесс займет больше времени, в других странах меньше. На сегодняшний день в мире существует только один регион, не имеющий доступа к Интернет — Центральная и Северная Африка. В остальных странах и регионах, включая Антарктиду, Интернет доступен либо непосредственно либо через другие сети.
Структура Интернет
Основу Интернет составляют мощные вычислительные центры, расположенные в США и объединенные в единую сеть посредством высокоскоростными каналами (скорости порядка T3 = 45 Мбит в секунду). Эти сервера находятся в вычислительных центрах институтов и научных исследовательских заведениях. Сообщения от одного компьютера к другому передаются последовательно. Для доступа к этой сети существуют сетевые шлюзы, которые обеспечивают интеграцию других сетей в Интернет. В задачу шлюзов входит определение оптимального пути (кратчайшего) до другого шлюза. Шлюзы обмениваются между собой информацией о маршрутизации и состоянии сети, использую специальный шлюзовой протокол.
Для корректировки маршрутов и эффективного перенаправления сообщений шлюзам необходима информация о состоянии локальных сетей и подключенных к ним подсетей. Существуют шлюзы двух типов: внутренние и внешние. Внутренние шлюзы располагаются в небольших подсетях и организуют связь с более крупными сетями. Эти шлюзы называются автономными. Соединения с этими шлюзами называются постоянными. Поддерживают связь по протоколу IGP (Internet Gateway Protocol – протокол интернет шлюзов). Большие сети являются динамическими, настройки шлюзов в них постоянно меняются за счет изменения в многочисленных более мелких подсетей. Связь осуществляется по протоколу Exterior Gateway Protocol (EGP) – внешний шлюзовой протокол. В случае передачи информации между шлюзами подсоединенных непосредственно к Backbone, используется протокол GGP (Gateway to Gateway Protocol – протокол от шлюза к шлюзу).
На глобальном уровне связь между локальными узлами Internet осуществляется следующими способами:
1. спутниковая связь (наземные станции, искусственные спутники земли);
2. радиорелейные линии (промежуточное устройство приема-передачи информации);
3. оптико-волоконные линии связи (кабельное хозяйство, кабельное оборудование, конечные и промежуточные станции передачи).
Аппаратная структура локального узла Internet представлена следующими техническими компонентами:
1. устройство приема-передачи сигнала по информационному каналу (модем, либо устройство приема-передачи сигнала на спутник);
2. маршрутизатор предназначен для адресации сигналов и прочих функций;
3. DNS – сервер предназначен для определения IP адресов узлов на основании доменных имен;
4. Серверы сервисов Интернет (серверы почты, www сервер, FTP сервер, news сервера и другие);
5. Устройства для удаленного доступа, как правило, устройства соединены посредством ЛВС.
На программном уровне локальные узлы Internet различаются по следующим типам программных средств:
1. ОС (операционная система): unix, windows, windows NT и другие;
2. программы, предназначенные для поддержания работы сервисов: web–сервер (Netscape Enterprise Server, Microsoft Information Server (Windows NT), Apache (Unix, Windows); почтовые сервера: Lotus Notes, Netscape Enterprise Server и другие; FTP–серверы: те же что и в web;
3. Программное обеспечение для верстки web-страниц;
4. Прочие программные инструменты для дополнительных сервисов (браузеры, ftp, irc, icq клиенты, сервисы для администрирования).
Каждая машина, которая подключена к Internet или любой другой TCP/IP-сети, должна быть уникально идентифицирована. Без уникального идентификатора сеть не знает, как доставить сообщение для вашей машины. Если один и тот же идентификатор окажется у нескольких компьютеров, то сеть не сможет адресовать сообщение.
В Internet компьютеры сети идентифицируются путем назначения Internet-адреса или, более правильно, IP-адреса. IP-адреса всегда имеют длину 32 бита и состоят из четырех частей по 8 бит. Это значит, что каждая часть может принимать значение в пределах от 0 до 255. Четыре части объединяют в запись, в которой каждое восьмибитовое значение отделяется точкой. Например, 255.255.255.255 или 147.120.3.28 — это два IP-адреса. Когда речь идет о сетевом адресе, то обычно имеется в виду IP-адрес.
Если бы использовались все 32 бита в IP-адресе, то получилось бы свыше четырех миллиардов возможных адресов — более чем достаточно для будущего расширения Internet! Однако некоторые комбинации битов зарезервированы для специальных целей, что уменьшает число потенциальных адресов. Кроме того, 8-битные четверки сгруппированы специальными способами в зависимости от типа сети, так что фактическое число возможных адресов еще меньше.
IP-адреса назначаются не по принципу перечисления хостов в сети —1, 2, 3,.... На самом деле IP-адрес как бы состоит из двух частей: адреса сети и адреса хоста в этой сети. Благодаря такой структуре IP-адреса компьютеры в разных сетях могут иметь одинаковые номера. Поскольку адреса сетей различны, то компьютеры идентифицируются однозначно. Без такой схемы нумерация быстро становится очень неудобной. IP-адреса выделяются в зависимости от размеров организации и типа ее деятельности. Если это небольшая организация, то, скорее всего, в её сети немного компьютеров (и, следовательно, IP-адресов). Напротив, у большой корпорации могут быть тысячи компьютеров, объединенных в несколько соединенных между собой локальных сетей. Для обеспечения максимальной гибкости IP-адреса выделяются в зависимости от количества сетей и компьютеров в организации и разделяются на классы А, В и С. Еще существуют классы D и Е, но они используются для специфических целей.
Три класса IP-адресов позволяют распределять их в зависимости от размера сети организации. Так как 32 бита — допустимый полный размер IP-адреса, то классы разбивают четыре 8-битные части адреса на адрес сети и адрес хоста в зависимости от класса. Один или несколько битов зарезервированы в начале IP-адреса для идентификации класса.
• Адреса класса А — числа между 0 и 127
• Адреса класса В — числа между 128 и 191
• Адреса класса С — числа между 192 и 223
Если IP-адрес вашей машины — 147.14.87.23, то вы знаете, что ваша машина находится в сети класса В, сетевой идентификатор — 147.14, а уникальный номер вашей машины в этой сети — 87.23. Если IP-адрес — 221.132.3.123, то машина находится в сети класса С с сетевым идентификатором 221.132.3 и идентификатором хоста 123. Всякий раз, когда посылается сообщение какому-либо хост-компьютеру в Internet, IP-адрес используется для указания адреса отправителя и получателя. Конечно, вам не придется самому запоминать все IP-адреса, так как для этого существует специальный сервис TCP/IP, называемый Domain Name System (Доменная система имен).
Когда компания или организация хочет использовать Internet, то нужно принять решение; либо самим непосредственно подключаться к Internet, либо возложить решение всех вопросов подключения на другую компанию, называемую сервис-провайдером. Большинство компаний выбирают второй путь, чтобы уменьшить количество оборудования, снять вопросы администрирования и снизить общие затраты.
Если компания решила непосредственно подключиться к Internet (а иногда и при подключении через сервис-провайдера), может возникнуть желание получить для себя уникальный идентификатор. Например, корпорация АВС может захотеть получить адрес электронной почты в Internet, содержащий строку abc.com. Такой идентификатор, включающий название фирмы, позволяет отправителю определить компанию адресата.
Каждому компьютеру при подключении к глобальной сети Интернет присваивается собственный уникальный номер, называемый IP ADDRESS. Наличие Доменного Имени, вместо числового эквивалента, дает возможность обращаться к компьютеру по имени, которое идентифицирует владельца IP адреса. Доменное Имя выполняет функцию уникального имени в Интернет и представляет собой более простой и, естественно, красивый вариант записи этого адреса. Доменные Имена обслуживается и централизованно администрируется набором серверов доменных имен DNS.
Вся информация о Доменных Именах хранится в центральной базе данных DNS, представляющей собой несколько мощных компьютеров, разбросанных по всему миру. В этой базе хранится информация о дате регистрации, о физическом или юридическом владельце Доменного Имени, а также путь к так называемому серверу имен — NAMESERVER, где содержится информация, на которую указывает Доменное Имя.
Единый каталог Internet, определяющий основу DNS, находится в государственной организации SRI International, Menlo Park, CA, US (Менло Парк, Калифорния, США). Доменное Имя или буквенный адрес компьютера может быть:
- первого (верхнего) уровня — first level domain;
- второго уровня — second level domain;
- третьего уровня — third level domain.
Доменные Имена первого уровня подразделяются на:
| Организационные доменные имена первого уровня в США: | Географические доменные имена первого уровня: |
| arpa | - Old style Arpanet | af | - Afghanistan (Афганистан) |
 biz
| - businesses firms (коммерческие)
| ca | - Canada (Канада) |
| com
| - commercial (коммерческие)
| cc
| - Cocos Islands (Кокосовые Острова)
|
| edu | - US educational (образование) | de | - Germany (Германия) |
| gov | - US goverment (правительство) | fr | - France (Франция) |
| int | - international (международные) | ru | - Russia (Россия) |
| info
| - information services
| se | - Sweden (Швеция) |
| mil | - US military (военные США) | tv
| - Tuvalu (Тувалу)
|
| nato | - NATO field (НАТО) | uk | - United Kingdom (Великобритания) |
| org
| - non-profit organization
| zw | - Zimbabwe (Зимбабве) |
| net
| - network (сетевые услуги)
| ws
| - Western Samoa (Западная Самоа)
|
Так пишется Доменное Имя второго уровня (second level domain):
anort.com — официальный сайт канадской корпорации Anort Inc.
Доменное Имя второго уровня состоит из: anort — имени главного компьютера (host). И суффикса com — Доменного Имени первого уровня (first level domain);
Доменное Имя третьего уровня (third level domain) состоит из домена второго уровня, к которому слева или справа добавлен поддомен (subdomain).
Соответственно, Доменное Имя третьего уровня может быть такого написания:
photo.anort.com
или такого:
anort.com/company
где photo и company — поддомен (subdomain), который может быть поделен на части.
Сервисы Интернет
Электронная почта
Наиболее популярным приложением сети стала электронная почта, разработанная в 1972 г. Электронная почта — это система, обеспечивающая передачу сообщений через компьютерные сети. Потребители получили возможность оперативно обмениваться компьютерной информацией и связываться друг с другом вне зависимости от их географического положения. И что более важно — эта деятельность стала приносить прибыль. При разработке этой системы за основу были взяты функциональные возможности обычной почты.
Нажав кнопку «Написать письмо» в почтовой программе можно набрать текст письма и указать в адресной строке адрес получателя. Адрес отправителя на всех письмах обычно одинаковый, поэтому его вводят один раз при настройке почтового клиента (перед отправкой письма можно указать другой адрес отправителя). Почтовая программа позволяет присоединить к письму файлы (программы, картинки и т.д.).
Письма, подготовленные к отправке, помещаются в папку (Outbox). Для их отправки надо подсоединиться к Интернет, дозвонившись до провайдера. Если у Вас постоянное соединение, то звонить не надо – нажмите кнопку «Отправить». После нажатия на кнопку «Отправить» почтовая программа-клиент передает письмо почтовому серверу SMTP (Simple Mail Transfer Protocol). Имя этого сервера вводится в клиентскую почтовую программу при ее настройке. Сервер определяет IP-адрес компьютера, на котором находится почтовый ящик получателя. По этому адресу SMTP-сервер и отправляет ваше письмо. Там его берет SMTP-сервер, но уже другой. Получив ваше письмо, он кладет его в почтовый ящик адресата. Если на компьютере, куда пришло письмо, не существует ящика с именем вашего адресата, то SMTP-сервер запустит программу Mailer-Daemon, которая отправит ваше письмо назад (по адресу отправителя), приписав объяснение, почему письмо не смогло быть доставлено адресату. Отправленные письма сохраняются, также, в папке (Send).
Чтобы получить электронное письмо, необходимо обратиться к своему почтовому ящику на сервере с помощью почтовой программы, нажав на кнопку «Получить почту» или аналогичную. При нажатии на кнопку «Получить почту» почтовая программа-клиент связывается с POP-сервером входящей почты (Post Office Protocol Server) и передает ему запрос на проверку почтового ящика. Имя POP-сервера, обслуживающего ваш почтовый ящик, заранее вводится при настройке почтовой программы. При этом требуется знание пароля ящика (обычно вводят один раз при настройке почтового клиента). Связавшись с POP-сервером, почтовый клиент передает ему запрос, содержащий имя ящика и пароль. Получив запрос, POP-сервер сравнивает пароль с хранящимся в списке паролей провайдера, находит ваш почтовый ящик и отправляет почту вашей почтовой программе-клиенту. Заодно она забирает и возможные рекламные письма, которых Вы не ждете. Эти письма называют «спамом». Если их удалить, то они попадут в папку удаленных писем (Trash), которую желательно периодически очищать. Пришедшие письма почтовая программа содержит в папке (Inbox). Их можно распечатать, сохранить вложенные файлы прочитать адрес отправителя, дату и время отправки и выполнить другие действия.
Когда корреспондент получает от Вас письмо, он отвечает Вам, нажимая кнопку «Ответить». При этом в ответ автоматически подставляется ваш адрес и тема письма. Обратный адрес берется из служебных полей письма. В служебные поля он попадает из настроек вашей почтовой программы. Поэтому, если в настройках Вы укажете неверный адрес, то ваши письма дойдут нормально, а вот ответить Вам никто не сможет.
Большинство почтовых программ позволяют организовать несколько папок для почты. Это позволяет раскладывать письма по папкам. Для каждой папки можно указать свои собственные настройки и шаблоны (templates) – заготовки писем. В шаблоне можно указать свое приветствие, подпись, место для даты, другие параметры. Шаблоны сильно упрощают работу с почтой. Еще одна полезная функция почтовых программ – это фильтры, которые нужны для автоматического выполнения определенных действий с письмами – удаления спама, раскладывания пришедших писем по папкам, автоматического создания ответов, пересылки и т.д. Почтовые клиенты имеют и другие полезные функции (шифрование, работа с несколькими почтовыми ящиками и т.д.), которые можно изучить самостоятельно.
Провайдеры, обычно, берут абонентскую плату за поддержку больших почтовых ящиков на своем сервере. Можно забирать письма из ящиков и не вашего провайдера. Главное, знать имя ящика, пароль и название соответствующего ему POP-сервера. Поэтому многие пользуются бесплатными почтовыми службами, доступ к которым может осуществляться не только с помощью почтового клиента, но и через браузер (IMAP-протокол). Многие службы предоставляют, также, место для размещения вашего сайта. В качестве компенсации некоторые из них внедряют на ваши страницы собственную рекламу.
WWW
В 1989 году Тим Бернерс-Ли (Tim Berners-Lee), работая в Европейской Лаборатории физики элементарных частиц (CERN) в Женеве (Швейцария), разработал стандарт World Wide Web (WWW) — глобальную гипертекстовую систему. Он хотел создать систему, которая помогала бы ученым сотрудничать, применяя упрощенные способы создания и использования мультимедиа-информации. Систему связей (ссылок) между документами называют гипертекстом. Типичная Web-страница представляет собой полный экран текстовой и графической информации, связанной с некоторым конкретным предметом или вопросом. Ключевые слова и (или) изображения на такой странице выделены. Если пользователь выбирает один из таких выделенных элементов, то на экране воспроизводится новая страница, посвященная выбранному слову или изображению. Пользователь может, следуя таким ссылкам, продолжить вывод на экран новых страниц. Программа, которая осуществляет поиск, выборку и воспроизведение Web-страниц, называется браузером, а компьютеры, хранящие информацию, — Web-серверами. Созданный в 1993 году группой сотрудников NCSA, возглавляемой М.Эндрессеном, первый графический браузер Mosaic стал первой навигационной системой в WWW. Частным лицам и компаниям был открыт доступ в Интернет, что послужило толчком к бурному развитию рынка модемов и предоставления услуг доступа в Интернет. Это послужило началом новой информационной экономики и электронного бизнеса. По адресу http://www.slac.stanford.edu/history/earlyweb/ можно познакомиться с первыми веб-страницами, созданными в Стэнфордском университете.
Совместное пользование информацией, содержащейся в «паутине», стало возможным благодаря применению для создания Web-страниц общего языка, получившего название гипертекстового языка описания документов HTML, общего протокола для обмена информацией, названного гипертекстовым транспортным протоколом HTTP, и стандартного формата адресов (унифицированного указателя ресурсов) URL. Важным достоинством URL является то, что он может работать с любым протоколом, а не только с HTTP; отсюда следует, что «Всемирная паутина» спроектирована так, чтобы ее можно было использовать со всеми существующими и будущими сетевыми службами.
Спектр пользователей WWW довольно широк. Ее мультимедиа-возможности удобны для астрономов, заинтересованных в совместных наблюдениях за кометами, для математиков привлекательны воспроизводимые на экране геометрические фигуры, а для биологов – доступ к обширным базам данных по белкам. Благодаря тем же средствам стали возможными «виртуальные туры», посвященные осмотру коллекций произведений искусств в разных музеях. Такие государственные организации, как НАСА, Смитсоновский институт и Библиотека Конгресса используют WWW для публикации текстовой информации и изображений. Корпорации размещают в узлах WWW рекламу, информацию о продаже аппаратных или программных продуктов и принимают заказы. Для индивидуальных пользователей, располагающих собственными компьютерными идентификаторами, наиболее увлекательным представляется создание своих «базовых Web-страниц», открывающих новые возможности для самовыражения и совместного пользования информацией.
Поисковые системы
В начале 1994 года студенты Вашингтонского университета собрались, чтобы обсудить возрастающую популярность Сети и Паутины. На этом семинаре студенты представляли небольшие проекты. Здесь Брайан Пинкертон представил однопользовательскую программу The WebCrawler, предназначенную для поиска информации в Сети. Первый релиз WebCrawler, 20 апреля 1994 года, имел базу данных, содержащую документы из 6000 различных узлов Паутины. WebCrawler быстро стал первым и одним из самых популярных поисковых сайтов. Он был продан America Online в марте 1995 года. В ноябре 1996 его перекупила Excite Inc.
В апреле 1995 года два студента Стэнфордского университета, David Filo и Jerry Yang, стали вести записи о том, что им интересно в Сети. Они назвали этот путеводитель «Yet Another Hierarchical Officious Oracle» (Yahoo!). В начале 1995 года, Marc Andreessen предложил разместить Yahoo! на мощных компьютерах принадлежащих Netscape. Это позволило Yahoo! стать одним из самых популярных и посещаемых серверов в Сети.
В Интернет находится свыше сотни миллионов документов. Чтобы найти нужные материалы можно воспользоваться специальными поисковыми машинами, программы-агенты, которых расположены на серверах. Эти агенты выуживают из сети документы, с определенным набором ключевых слов и оценивают эти документы по новизне, содержательности, информативности. Наибольшую помощь в поиске информации на разных языках оказывает поисковая система Google (www.google.com). Русскоязычные поисковые системы: Яндекс (www.yandex.ru), Апорт (www.aport.ru), Рамблер (www.rambler.ru).
FTP
FTP (File Transfer Protocol) является не поисковой системой, а способом передачи файлов, как бинарных, так и текстовых. Сервис FTP — наиболее простой и самый быстрый способ получения информации. Проблема состоит только в том, что вы должны точно знать, где хранится необходимая информация, и иметь представление об имени файла. Кроме того, большую роль играет то, знаете ли вы, в каком каталоге находятся требуемые файлы, так как не все названия каталогов имеют ясный смысл.
Чтобы получить некий файл, пользуясь FTP-клиентом под Windows (например, WS_FTP), введите адрес FTP-сервера, установите опцию анонимного доступа к серверу, укажите путь к файлу в файловой системе удаленного компьютера, и после установления соединения с сервером вы сможете получить копию искомого файла на вашем локальном диске.
Телеконференции
Usenet – отдельный сервис, позволяющий публиковать и читать сообщения на специальных usenet серверах. На каждом сервере хранятся группы новостей, имеющих свое название (заголовок). В каждой группе новостей хранятся сообщения. Группы новостей различаются по тематикам. Работает в режиме offline (т.е. с некоторой задержкой). Подписка – выбор интересующих телеконференций для дальнейшего чтения и отправки статей из них. Каждая статья помечается заголовком, именем человека отправившего его, адресом электронной почты отправителя, дата и время отправки. В некоторых телеконференции для доступа необходимо либо регистрироваться и(или) оплачивать доступ. Существуют стандартные функции при работе с телеконференциями:
1. post message – отправить сообщение (опубликовать)
2. replay to – ответить на какое-то сообщение
3. read message – прочитать сообщение
Каждая телеконференция регулярно публикует правила работы, как отдельную статью. Лица, нарушившие правила, могут быть отключены от нее.
Чаты (IRC)
Internet Relay Chat — одна из наиболее полезных и привлекательных услуг Internet. Система IRC была разработана в конце восьмидесятых годов финским студентом, занимавшимся проблемой улучшения качества интерактивного обмена информацией со своей электронной доской объявлений. Эта система дает нам возможность разговаривать с людьми со всего мира на самые различные темы. IRC преимущественно используется как система общения в свободное время. Из-за своего интерактивного характера беседа в IRC гораздо более хаотична, чем поочередный обмен мнениями в телеконференциях Usenet. Не существует ограничений ни на число участвующих в IRC людей, ни на темы, обсуждаемые одновременно. Некоторые организации из сферы образования и развлечений периодически проводят online-совещания. Есть группы писателей, философов и даже актеров, которые выступают по IRC. Некоторые коммерческие организации используют преимущества IRC при проведении распределенных совещаний. Однако, как и для других видов коммуникаций в Internet, передаваемая информация не защищена, и некоторые компании предпочитают использование более надежных в этом отношении средств.
Internet Relay Chat работает на основе протоколов TCP/IP, являющихся базовыми для Internet. Система IRC включает два основных компонента сети TCP/IP — клиент и сервер. При этом непосредственно вы общаетесь с клиентской частью.
Программа-клиент позволяет вам подсоединиться к IRC-серверу, обслуживающему одновременно множество других подсоединений. Серверы IRC, расположенные в различных точках Internet, связаны между собой; таким образом, с любого IRC-сервера вы можете получить доступ ко всем конференциям и пользователям любого другого IRC-сервера.
Серверы IRC составляют ядро всей системы. IRC-серверы обеспечивают функции, необходимые для работы IRC. Серверы содержат информацию о доступных в настоящий момент каналах. Каждый раз при добавлении нового канала информация о нем передается на все другие IRC-серверы. Сервер также поддерживает текущую информацию о пользователях, подключенных к IRC, и об установках, заданных ими. Эта информация также обновляется на всех серверах, причем этот процесс довольно сложен.
IRC-серверы обслуживаются персоналом, называемым IRCops, сокращенное от IRC-оператор. Эти люди настраивают серверы и следят, чтобы система работала правильно. В Internet работает более 100 IRC-серверов. Когда вы первый раз запустите своего IRC-клиента, вам, возможно, потребуется ввести Internet-адрес IRC-сервера, к которому вы хотите подключиться. Вообще говоря, вам следует выбрать сервер, географически наиболее близкий, так как чем дальше находится сервер, тем дольше передаются сообщения от клиента к серверу.
Беседа в IRC имеет свои особенности, к которым надо приспособиться. Поскольку реплики не произносятся, а набираются на клавиатуре, стиль языка и выражение своего мнения отличаются от стиля обычной беседы. Общение в IRC обычно обозначается термином IRCing. Структура IRC основывается на совокупности каналов, образованных для обсуждения определенных тем. Подключившись к IRC, вы увидите список текущих активных каналов и соответствующие им темы. Имена каналов задаются при создании и впоследствии не могут быть изменены. Однако тема обсуждения меняется достаточно часто и дает представление о содержании проходящей беседы.
IRC позволяет использовать псевдонимы (nicknames) для идентификации собеседников. Использование псевдонимов весьма поощряется, поскольку оживляет текстовый мир IRC. Полный файл, содержащий правила этикета IRC, находится в справочной системе IRC. Для доступа к этой системе наберите команду /HELP и следом за ней термин, по которому вы хотите получить справку. Например, для получения справки по команде /LIST наберите: /HELP list.
Содержание
I. Наука информатика.. 1
Глава 1. Информатика — предмет и задачи.. 1
1.1. Появление и развитие информатики. 1
1.2. Структура информатики. 3
1.3. Влияние информатики на развитие общества: информационные революции. 5
1.4. Информационные технологии: этапы развития. 6
Глава 2. Технические средства информатики.. 8
2.1. Классификация ЭВМ... 8
2.2. Архитектура ЭВМ... 13
2.3. Основные характеристики вычислительной техники. 18
2.4. Архитектура персонального компьютера. 21
Глава 3. Программные средства информатики. 51
3.1. Классификация программных продуктов. 51
3.2. Системное программное обеспечение. 51
3.3. Пользовательское программное обеспечение. 53
3.4. Инструментарий технологии программирования. 57
II. Информация и информационные процессы. 60
Глава 1. Информация. 60
1.1. Информация и данные. 60
1.2. Количественные характеристики информации. 60
1.3. Качественные характеристики информации. 66
Глава 2. Технологии работы с информацией. 67
2.1. Технология кодирования информации. 67
2.2. Технология упаковки информации. 73
2.3. Технология шифрования информации. 81
Глава 3. Информационные процессы и информационные системы. 89
3.1. Информационная деятельность и информационные процессы.. 89
3.2. История развития вычислительных устройств. 91
3.3. Информационные системы.. 106
III. Алгоритмизация и программирование. 110
Глава 1. Технология решения задач. 110
1.1. Этапы решения задачи на ЭВМ... 110
1.2. Категории специалистов, занятых разработкой и сопровождением программного обеспечения 111
Глава 2. Алгоритмизация. 112
2.1. Понятие, определение и свойства алгоритма. 112
2.2. Способы записи алгоритмов. 113
2.3. Виды алгоритмов. 116
Глава 3. Программирование. 120
3.1. Виды языков программирования. 120
3.2. Основные понятия программирования. 124
3.3. Основные конструкции языка программирования на примере BASIC.. 128
3.4. Жизненный цикл программного продукта. 132
IV. Основы информационной культуры... 135
Глава 1. Информационное общество.. 135
1.1. Представление об информационном обществе и информационной культуре. 135
1.2. Информационные ресурсы и рынок информационных услуг. 136
Глава 2. Всемирная компьютерная сеть. 142
2.1. Разновидности компьютерных сетей. 142
2.2. История Интернет.. 149
2.3. Структура Интернет.. 152
2.4. Сервисы Интернет.. 157
