Тема 5. Засоби і технології обміну інформацією за допомогою комп'ютерних мереж (мережні технології)
Література: 1; 4; 5; 7; 8.
Комп'ютерні мережі. Види, класифікація
З розвитком комп'ютерної техніки одночасно розвивалися і засоби обміну інформацією між декількома комп'ютерами. На початку 70-х років був розроблений прообраз сучасної високошвидкісної технології Ethernet. У той же час кілька університетів США стали обмінюватися даними за допомогою модемів, що працюють на невеликій швидкості. Ця технологія поклала початок системі телеконференцій Usenet. Різноманітні підходи та ідеї, які використовуються при побудові мережі, в той час ще не забезпечували сумісності різних систем. Незабаром був розроблена концепція об'єднання мереж різних компаній і організацій за допомогою спеціально розроблених для цих цілей шлюзів (gateways). Шлюзи використовують загальний протокол для обміну даними, який отримав назву Internet Protocol (IP).
Протокол IP став використовуватися в якості стандарту і для локальних мереж. Все більша стандартизація і розширення можливостей, що надаються сприяли тому, що кількість комп'ютерів, що мають доступ до цих послуг, неухильно росло. Згодом користувачі стали сприймати таке вільне об'єднання комп'ютерів як щось єдине - Internet. Далі ми будемо використовувати російську транскрипцію цього терміна - Інтернет.
Так що ж це таке Інтернет? Це - сукупність державних, регіональних, корпоративних та інших комп'ютерних мереж, а також окремих комп'ютерів, об'єднаних між собою різноманітними каналами передачі даних і уніфікацією застосовуваних технологій. На сьогоднішній день мережа Інтернет охоплює практично всі країни світу, її послугами користується вже більше 50 мільйонів чоловік, і їх кількість продовжує неухильно зростати.
Інтернет часто називають "Мережею мереж". За своєю структурою це повністю децентралізована мережа, що складається з безлічі інших мереж. В Інтернет немає ніякого єдиного центру управління або єдиного керівництва. З самого початку в структуру майбутньої мережі Інтернет були закладені такі якості, як надійність передачі інформації і висока відмовостійкість.
Три ключових поняття складають основу Інтернет - вузловий комп'ютер, канал передачі даних і протокол TCP / IP.
Вузловий комп'ютер. званий також хостом, забезпечує передачу інформації в мережу від абонентів, підключених до нього, і прийом інформації для своїх абонентів. Друга, не менш важлива функція хоста - регулювання і, при необхідності, перенаправлення іншим шляхом потоків даних від інших хостів. Зазвичай хост-комп'ютери встановлюються в організаціях, що надають доступ до мережі.
І, нарешті, протокол передачі даних TCP / IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol) - стандартний мережевий протокол зв'язку, який використовується для з'єднання комп'ютерних систем через Інтернет, забезпечує надійну пересилання інформації в масштабах всієї мережі. Програмне забезпечення для роботи з протоколом TCP / IP встановлюється на хост-комп'ютерах і машинах абонентів мережі. На відміну від інших протоколів передачі даних TCP / IP був розроблений спеціально для роботи в Інтернет, тому в нього спочатку закладені такі необхідні якості, як гарантована доставка інформації без втрат до місця призначення, зміна шляху проходження інформації при відмові одного з сегментів мережі, гнучкість і розширюваність.
Сучасні електронно-обчислювальні комплекси - це відкриті системи ЕОМ, т. Е. Мають в своїй основі можливість підключення різних систем, - як програмного, так і апаратного характеру.
Інтернет (Internet) - глобальна мережа комп'ютерів, пов'язаних між собою за допомогою базового протоколу, наприклад TCP / IP. (Інтранет - внутрішня (закрита) мережа, що використовує технології Інтернет - найефективніша клієнт-серверна технологія) Локальні і глобальні комп'ютерні інформаційні мережі.
Локальна мережа - мережа підприємства, організації і т.д.
Глобальна мережа - Інтернет - мережа в світових або регіональних масштабах.
Глобальні мережі розвиваються в рамках відкритих інформаційних систем. (Fido, Goldnet, AT50)
Модеми, канали зв'язку.
Канал зв'язку (КС) - технічний засіб для передачі сигналів між пристроями, що знаходяться на відстані один від одного. Інформація, передана за допомогою одиночних або послідовних сигналів, називається повідомленням. КС складається з трьох основних частин: передавача (модуляція), приймача (демодуляція) і лінії зв'язку (фізичне середовище).
Загасання сигналу - розсіювання частинок сигналу.
Мережеве програмне забезпечення і мережевий протокол
Мережеве програмне забезпечення можна розділити на два види: програми-сервери. які розміщуються на сервері мережі, і програми-клієнти. розміщені на комп'ютері користувача і користуються послугами сервера. Мережеві протоколи, про які йтиметься нижче, є частиною мережевого програмного забезпечення.
Якщо ви - користувач локальної мережі, як практично буде організовано ваше перебування в цій мережі? Ці умови визначаються топологією мережі, використовуваною операційною системою і адміністратором вашої мережі. Адміністратор мережі (системний адміністратор) - людина, що відповідає за організацію та роботу мережі.
Припустимо, ви зібралися працювати в мережі з виділеним сервером. Адміністратор додасть вас як нового користувача мережі. Це означає наступне:
- вам буде присвоєно логін - унікальне ім'я користувача;
- ви заведете собі пароль - секретну послідовність символів, що підтверджує, що саме ви є власником цього логіна;
- адміністратор визначить ваші права доступу до інформаційних і апаратних ресурсів мережі.
Вам може бути виділено місце на диску сервера для зберігання ваших особистих файлів і визначено місце, де зберігаються програми загального користування, які ви зможете запускати зі свого комп'ютера. Вам можуть бути доступні мережевий принтер, мережевий CD-ROM і інші пристрої в мережі.
Дістатися до доступних вам ресурсів допоможе папка Мережеве оточення на робочому столі. У ній ви знайдете імена всіх комп'ютерів мережі. Знаючи заздалегідь, на якому комп'ютері знаходиться необхідне вам забезпечення, ви швидше дістанетеся до потрібного ресурсу. Інакше вам доведеться відшукувати його шляхом перебору самостійно. Адміністратор мережі може автоматично внести посилання на доступні вам ресурси в папку Мій комп'ютер на вашому робочому столі. Це значно полегшить пошуки.
Для вас виділяється також унікальне робочий простір на локальному комп'ютері, з якого ви заходите в мережу. Сюди відносяться настроюються і змінювані об'єкти Windows (Головне меню, Робочий стіл, папки Вибране та Мої документи, та ін.). Крім адміністратора і вас ніхто не може проникнути в цей простір, що забезпечує захист інформації від чужого втручання.
Локальні комп'ютерні мережі
- мережевий адаптер (мережеву карту);
- канал зв'язку (лінія зв'язку);
- мережеву операційну систему (мережеві програми).
Кручена пара. Кабель містить дві або більше пари проводів, скручених один з іншим по всій довжині кабелю. Скручування дозволяє підвищити стійкість кабелю і знизити вплив кожної пари на все решта. Розрізняють неекрановані і екрановані кручені пари. Максимальна відстань, на якому можуть бути розташовані комп'ютери, з'єднані неекранованої кручений парою, досягає 300 м. Швидкість передачі інформації - від 10 до 155 Мбіт / с. Екранована кручена пара має кращу в порівнянні з неекранованої помехозащищенностью, і швидкість передачі по цьому кабелю - 16 Мбіт / с на відстані до 90 м.
Топологія- це конфігурація локальної мережі, яка описує схему фізичного з'єднання комп'ютерів, тип обладнання, методи управління обміном, надійність роботи і можливість розширення мережі.
Виділяють два способи з'єднання - послідовне і з'єднання зіркою. При послідовному з'єднанні комп'ютери можуть бути з'єднані кільцем або загальної шиною.
З'єднання кільцем. При цьому з'єднанні дані передаються послідовно від комп'ютера до комп'ютера, причому, в двох напрямках, що підвищує стійкість до неполадок мережі. Один розрив не виводить мережу з ладу, але два розриву роблять мережу неробочий. Кільцева мережа досить широко застосовується через високу швидкість передачі даних і надійності. Однак вартість такої мережі досить висока за рахунок витрат на адаптери, кабелі та додаткові пристосування.
З'єднання по загальній шині. При такому з'єднанні обмін може здійснюватися безпосередньо між будь-якими комп'ютерами мережі, незалежно від інших. При пошкодженні зв'язку одного комп'ютера із загальною шиною цей комп'ютер відключається від мережі, але вся мережа працює. У цьому сенсі мережа досить стійка, але якщо пошкоджується шина, то вся мережа виходить з ладу.
З'єднання зіркою. У даній топології кожен комп'ютер підключається до спеціального концентратора (комутатора, хабу). Така мережа дуже стійка до пошкоджень. При пошкодженні одного із з'єднань від мережі відключається тільки один комп'ютер. Крім того, ця схема з'єднання дозволяє створювати складні розгалужені мережі.
Всі зазначені схеми можуть, в свою чергу, бути одноранговими або з виділеним сервером. в залежності від способу організації.
У тимчасової мережі всі комп'ютери рівноправні. З кожного комп'ютера є доступ на всі інші комп'ютери мережі.
Мережа з виділеним сервером має центральний комп'ютер - сервер. який керує роботою мережі. Це найбільш потужний комп'ютер, з великим об'ємом оперативної і дискової пам'яті. Сервер розподіляє доступ користувачів до комп'ютерів мережі і до загальних мережних ресурсів. Спільним є жорсткий диск сервера, на ньому знаходяться програми, які можуть все запускати, і через нього користувачі обмінюються інформацією. Загальні апаратурні ресурси можуть бути розподілені по мережі. Наприклад, один комп'ютер в мережі має CD-ROM, а інший - принтер, а на третьому встановлений модем. Мережа робить доступними всі ці пристрої для спільного використання.
Сервер - це головний комп'ютер мережі, що надає доступ до загальної бази даних, спільне використання пристроїв введення-виведення, забезпечення взаємодії користувачів.
Інші комп'ютери називаються робочими станціями або клієнтами. Кожному клієнту виділяється реєстраційне ім'я та пароль.
Клієнт - комп'ютер в мережі, який має доступ до інформаційних ресурсів і пристроїв сервера.
Клієнти, в свою чергу, можуть бути серверами для інших комп'ютерів. Наприклад, одна і та ж машина, будучи клієнтом головного сервера мережі, може надавати свої інформаційні ресурси (файли, програми, тексти) іншим комп'ютерам.
Глобальні комп'ютерні мережі
На відміну від локальних мереж в глобальних мережах немає будь-якого єдиного центру управління. Глобальна мережа будується на основі декількох потужних комп'ютерів-серверів, з'єднаних між собою. До цих серверів зазвичай підключені регіональні сервери зі своїми мережами, корпоративні та локальні мережі. А до локальних мереж - користувачі окремих комп'ютерів. Хоча для підключення окремого комп'ютера до глобальної мережі зовсім не обов'язково підключати його до мереж проміжних рівнів.
Підключитися до глобальної мережі можна, вибравши один із способів:
При виділених лініях зв'язку швидкість передачі даних збільшується до декількох десятків тисяч бод. Такі лінії зв'язку постійно підключені і вигідні при передачі великих обсягів інформації або термінової передачі даних. Наприклад, система резервування і продажу авіаквитків діє при виділених лініях зв'язку.
Застосування супутникового зв'язку і високошвидкісних оптоволоконних ліній зв'язку підвищує пропускну здатність каналів до сотень мільйонів кілобод. Завдяки таким каналам, виявляється можливим об'єднання всіх комп'ютерних мереж в глобальні мережі, що зв'язують користувачів незалежно від їх географічного розташування.
Інтернет. Сервіси мережі Інтернет
Ну і нарешті World-Wide-Web (WWW). WWW - це гіпертекстова середу, що містить величезну кількість різних документів, таких як інформаційно-довідкові бази даних, урядові документи, каталоги бібліотек і багато, багато іншого. Ви можете переглядати такі документи в реальному часі, переходячи від одного документа до іншого простим натисканням на кнопку миші, наведеної на потрібну вам посилання. Основна перевага WWW полягає в тому, що документи можуть мати посилання не тільки в межах однієї бази або комп'ютера, але можуть посилатися і на інші документи, що зберігаються на віддаленому комп'ютері. В результаті ми отримуємо як би єдине гіпертекстове простір, по якому можна переміщатися в будь-якому необхідному напрямку в пошуках потрібної інформації.
Другий - протокол HTTP (Hyper Text Transfer Protocol, протокол передачі гіпертексту) - надає доступ до інформації і дозволяє передавати гіпертекстові документи по мережі.
Нарешті, HTML (Hyper-Text Markup Language, мова розмітки гіпертексту) дозволяє створювати текстові документи, що включають посилання на URL інших даних. Найчастіше ці посилання вказують на інші документи HTML, які, в свою чергу, доступні за допомогою HTTP. В результаті перед користувачем розстеляється величезна павутина взаємозалежної інформації.
FTP (File Transfer Protocol. Протокол передачі файлів) - давно використовується метод доступу, розроблений для передачі великих обсягів інформації з Інтернет. Цей метод набув широкого поширення вже досить давно. Щоб отримати доступ до файлу або каталогу FTP, необхідно вказати ім'я машини і ім'я файлу або каталогу цієї машини. Наприклад, "ftp://prep.ai.mit.edu".
В ОС Linux можливості цього сервісу надають програми licq і kicq. Ці програми виконуються у фоновому режимі, використовуючи мінімум пам'яті і ресурсів мережі. Ви можете займатися чим завгодно, тому що ICQ попередить, коли надійде нове повідомлення.
Кожен користувач ICQ має свій особистий номер, який можна поміщати на візитних картках і інших ділових паперах - адже прямі контакти набагато ефективніше, ніж тривала переписка (навіть і по електронній пошті). Про популярність ICQ свідчить величезна кількість її користувачів, яке стає дедалі більше.
Пошук інформації в Інтернет
Сучасна Мережа дійсно в змозі запропонувати своєму користувачеві масу інформації самого різного профілю. Тут можна познайомитися з новинами, цікаво провести час, отримати доступ до різноманітної довідкової, енциклопедичної та навчальної інформації. Інтернет можна ефективно використовувати для вирішення найрізноманітніших завдань на роботі і вдома.
Крім пошукових серверів, приносять в свої бази веб-сторінки по всій Мережі, є пошукові сервера, орієнтовані більш вузько в географічному і мовному відношенні. Так, існує багато українських пошукових серверів. Їх короткий список ви знайдете в наступному розділі.
У світі існує величезна кількість WWW серверів самого різного призначення. Без спеціальних засобів орієнтування в цьому гігантському обсязі інформації просто неможлива. Вирішують цю проблему пошукові сервери, які зберігають мільйони посилань на різні теми і виробляють пошук потрібних документів за запитом користувача.
Для того щоб полегшити пошук документів були створені каталоги WEB-серверів і пошукові машини. У більшості випадків каталог являє собою тематичні добірки посилань на Web-ресурси (медицина, політика, програмування і т. Д.). Пошукові ж машини дозволяють потрапити на сторінку, текст якої містить заданий набір слів. Кожна пошукова машина має свої специфічні можливостями, перевагами і недоліками. Слід зазначити, що наповнення мережі Інтернет російськомовної інформацією, хоча і відбувається швидкими темпами, все ще значно відстає від рівня англомовної інформацією. Англійська мова продовжує залишатися основною мовою спілкування користувачів Інтернет.
Робота з пошуковими серверами
З першого разу вдало поставити запитання пошукового сервера виходить не завжди. Якщо запит короткий і в ньому присутні не менше часто вживані слова, може бути знайдено дуже багато документів, сотні тисяч і мільйони. Навпаки, якщо ваш запит виявиться занадто деталізованим або в ньому будуть використані дуже рідкісні слова, ви побачите повідомлення про те, що ресурсів, що відповідають вашому запиту, в базі сервера, не знайдено.
Поступове звуження або розширення фокусу пошуку через збільшення або зменшення переліку ключових слів, заміна невдалих пошукових термінів на більш вдалі допоможуть вам поліпшити результати пошуку.