1. Компьютерные сети1.1. Основные сведения
Локальная сеть представляет собой набор компьютеров,периферийных устройств (принтеров и т.п.)и коммутационных устройств, соединенных кабелями. В качестве кабеляиспользуются «толстый» коаксиальный кабель, «тонкий» коаксиальный кабель, витаяпара, волоконно-оптический кабель. «Толстый» кабель, в основном, используетсяна участках большой протяженности при требованиях высокой пропускнойспособности. Волоконно-оптический кабель позволяет создавать протяженныеучастки без ретрансляторов при недостижимой с помощью других кабелей скорости инадежности. Однако стоимость кабельной сети на его основе высока, и поэтому онне нашел пока широкого распространения в локальных сетях. В основном локальныекомпьютерные сети создаются на базе «тонкого» кабеля или витой пары.
Первоначально сети создавались по принципу«тонкого» Ethernet.В основеего — несколько компьютеров с сетевыми адаптерами, соединенные последовательнокоаксиальным кабелем, причем все сетевые адаптеры выдают свой сигнал на негоодновременно. Недостатки этого принципа выявились позже.
С ростом размеров сетей параллельная работа многихкомпьютеров на одну единую шину стала практически невозможной: очень великистали взаимные влияния друг на друга. Случайные выходы из строя коаксиальногокабеля (например, внутренний обрыв жилы) надолго выводили всю сеть из строя. Аопределить место обрыва или возникновения программной неисправности,«заткнувшей» сеть, становилось практически невозможно.
Поэтому дальнейшее развитие компьютерных сетейпроисходит на принципах структурирования. В этом случае каждая сетьскладывается из набора взаимосвязанных участков — структур.
Каждая отдельная структура представляет собойнесколько компьютеров с сетевыми адаптерами, каждый из которых соединенотдельным проводом — витой парой — с коммутатором. При необходимости развития ксети просто добавляют новую структуру.
При построении сети по принципу витой пары можнопроложить больше кабелей, чем установлено в настоящий момент компьютеров.Кабель проводится не только на каждое рабочее место, независимо от того, нуженон сегодня его владельцу или нет, но даже и туда, где сегодня рабочего местанет, но возможно появление в будущем. Переезд или подключение новогопользователя в итоге потребует лишь изменения коммутации на одной илинескольких панелях.
Структурированная система несколько дорожетрадиционной сети за счет значительной избыточности при проектировании. Но затоона обеспечивает возможность эксплуатации в течение многих лет.
Для сетей, построенных по этому принципу, появляетсянеобходимость в специальном электронном оборудовании. Одно из таких устройств —хаб — является коммутационным элементом сети. Каждый хаб имеет от 8 до 30разъемов (портов) для подключения либо компьютера, либо другого хаба.К каждому порту подключается только одно устройство.При подключении компьютера к хабу оказывается, что часть электроники сетевогоинтерфейса находится в компьютере, а часть — в хабе. Такое подключениепозволяет повысить надежность соединения. В обычных ситуациях, помимо усилениясигнала, хаб восстанавливает преамбулу пакета, устраняет шумовые помехи и т.д.
Хабы являются сердцем системы и во многом определяютее функциональность и возможности. Даже в самых простых хабахсуществует индикация состояния портов. Это позволяетнемедленно диагностировать проблемы, вызванные плохими контактами в разъемах,повреждением проводов и т.п.Существенным свойством такой структурированной сети является ее высокаяпомехоустойчивость: при нарушении связи между двумя ее элементами, остальныепродолжают сохранять работоспособность. Задача соединения компьютерных сетейразличных организаций, зачастую созданных на основе различных стандартов,вызвала появление специального оборудования (мостов, маршрутизаторов,концентраторов и т.п.), осуществляющеготакое взаимодействие.1.2. Локальнаясеть
Подавляющая часть компьютеров западного мираобъединена в ту или иную сеть. Опыт эксплуатации сетей показывает, что около80% всей пересылаемой по сети информации замыкается в рамках одного офиса.Поэтому особое внимание разработчиков стали привлекать так называемые локальныевычислительные сети(LAN).Локальныевычислительные сети отличаются от других сетей тем, что они обычно ограниченыумеренной географической областью (одна комната, одно здание, один район).
Существует два типа компьютерных сетей: одноранговыесети и сети с выделенным сервером. Одноранговые сети не предусматриваютвыделение специальных компьютеров, организующих работу сети. Каждыйпользователь, подключаясь к сети, выделяет в сеть какие-либо ресурсы (дисковоепространство, принтеры) и подключается к ресурсам, предоставленным в сетьдругими пользователями. Такие сети просты в установке, налаживании; онисущественно дешевле сетей с выделенным сервером. В свою очередь сети с выделеннымсервером, несмотря на сложность настройки и относительную дороговизну,позволяют осуществлять централизованное управление.
1.3. Глобальные сети
Для подключения к удаленным компьютерным сетямиспользуются телефонные линии.
Процесс передачи данных по телефонным линиям долженпроисходить в форме электрических колебаний — аналога звукового сигнала, в товремя как в компьютере информация хранится в виде кодов. Для того чтобыпередать информацию от компьютера через телефонную линию, коды должны бытьпреобразованы в электрические колебания. Этот процесс носит название модуляции.Для того чтобы адресат смог прочитать на своем компьютере то, что емуотправлено, электрические колебания должны быть обратно превращены в машинныекоды — демодуляция. Устройство, которое осуществляет преобразование данных изцифровой формы, в которой они хранятся в компьютере в аналоговую (электрическиеколебания), в которой они могут быть преданы по телефонной линии, и обратноназывается модем (сокращенно от МОдулятор-ДЕМодулятор). Компьютер в этом случаедолжен иметь специальную телекоммуникационную программу, которая управляетмодемом, а также отправляет и получает последовательности сигналов передаваемойинформации.
1.3.1 Международная сеть INTERNET
Одна из первых версий INTERNET была разработана всемидесятых годах Департаментом Обороны США, чтобы дать возможностьисследовательским институтам, работавшим над особо важными для обороны в товремя проблемами, обмениваться информацией. К тому же предполагалось, что этотспособ связи позволит сохранить обмен информацией между ними в случае такоймировой катастрофы, как ядерная война. В то время сеть носила название ARPAnet- по имени организации финансировавшей эти разработки. Основная операционнаясистема была Unix. В 80-хгодах, когда персональные компьютеры начали получать все более широкоераспространение в США, появились сети, связавшие между собой исследовательскиецентры университетов. Соединив сети, университеты получили возможность общатьсямежду собой, подобно оборонным институтам в семидесятых годах. Однако эта новаясвязь имела дополнительное качество: пользователь университетской сети,находясь дома или в школе, подключаясь к сети, получал также доступ к любомуместу, к которому эта сеть была подсоединена. Такая связь получила название «межсеть»(internet), и, таким образом, появилась сеть INTERNET, которую назвали основнойсетью, межсетью или сетью сетей.
Каждый пользователь INTERNET имеет свой сетевойадрес. Существует компания (в штате Вирджиния), которая следит за INTERNET адресами с тем, чтобы среди пользователей непоявилось два одинаковых адреса.
1.3.1.1 Возможности INTERNET
Существует 7 основных путей использования INTERNET:
1. Электронная почта. С помощью почтовых программ Outlook Expressи Netscape Messenger
2. Отправка и получение файлов с помощью FTP (FileTransfer Protocol)
3. Чтение и посылка текстов в USENET
4. Поиск информации через GOPHER и WWW (World Wide Web)
5. Удаленное управление — запрос и запуск программ наудаленном компьютере.
6. Chat-разговор спомощью сети IRC иЭлектронной почты
7. Игры через INTERNET
Программы OutlookExpress, GOPHER, NetscapeMessenger, обеспечивающие отдельные функции INTERNET, называются«клиентами». Они удобны в использовании и предоставляют дружественныйинтерфейс для пользователей INTERNET. Системы WWW, FTP требуют знанияоперационной системы UNIX.
1.3.1.2 Электронная почта
Отправка и получение писем остается пока наиболеепопулярным видом использования INTERNET. Существует система LISTSERV,позволяющая создавать группы пользователей с общей групповой адресацией. Такимобразом, письмо, направленное на групповой адрес, будет получено всеми членамигруппы. Например, существует LISTSERV Netterain, объединяющий группуспециалистов, обучающих пользованию INTERNET. Они объединились для того, чтобыобменяться идеями или задать вопросы своим коллегам, чтобы дать знать, что сними можно связаться по электронной почте. В случае если известно, чтоконкретное лицо или компания имеют адрес в INTERNET, но сам адрес не известен,существуют способы узнать его с помощью системы NETFIND.1.3.1.3 Отправка иполучение файлов
FTP – один изсамых распространенных протоколов передачи файлов по INTERNET. В начале это была терминальная программа с команднойстрокой, то сейчас многие FTP — клиентымогут похвалиться удобным интерфейсом и кучей дополнительных возможностей такихкак:
· Поддержка докачки
· Поддержка ННТР
· Список очередей1.3.1.4 Чтение ипосылка текстов
USENET – это сеть информационных серверов. В Usenet порядка200.000 конференций (это каталог, куда стекаются сообщения на определеннуютему), практически на любую тему отведена своя собственная группа. Серверапостоянно обмениваются между собой информацией, в результате происходитестественно обновление новостей. 1.3.1.5 Поискинформации (browsing — беспорядочное чтение)
Пользователь ищет информацию в INTERNET либо скакой-либо целью, либопростоосматривается вокруг, чтобы знать, что есть в наличии. Мореинформации представлено в INTERNET, так что можно потратитьогромноеколичество времени, просто переходяc одного сайта на другой иопределяя,какая информация имеется в наличии. Эффект взрыва произвело появление такихсредств управления поиском информации как GOPHER и WWW. GOPHER используетсистему меню, чтобы позволить пользователям осуществлять выбор информации. WWWиспользует метафору web — паутина, т.к. эта система позволяет свободноперемещаться внутри системы, построенной на основе гипертекста (НТТР).1.3.1.6 Удаленноеуправление
Эта возможность очень полезна, когда при выполнениинекоторой работы на маленьком компьютере, требуются ресурсы больших систем.Существуют несколько различных типов удаленного исполнения. Некоторые из нихработают на основе команд, подаваемых шаг за шагом. Таким образом, запросзаключается в том, чтобы некоторая специфическая команда или ихпоследовательность были выполнены на некотором компьютере. Более развитыеверсии будут сами выбирать систему и компьютер, которые будут к тому моментусвободными. Существует также удаленный вызов процедуры, который позволяетпрограмме запускать подпрограмму на другом компьютере и затем использоватьрезультат ее работы.1.3.1.7 Возможностьразговарить с многими людьми с помощью IRC
IRC(Internet relay chat)- это связка крупных сетей (Efnet, Dalnet, Undernet и др.), в каждой из которых сотни chat’ов и десятки тысяч пользователей. Официальный отсчетисторииIRCведется с 1988 года. Именнотогда финский студент Джако, некоторое время, поговорив на многолинейных BBS’ках, задался целью создать нечто похожее, но болееглобального масштаба. Тогда и появилась первая сетка IRC – Efnet.1.3.1.8 Игры через INTERNET
Ни для кого уже не секрет, что игры занимаютзначительную часть жизни других людей. Играть можно против компьютера(интересно, но не очень), против одного противника (человека) с помощью модемаи можно играть против многих противников с помощью локальных сетей или INTERNET. Сейчас существует много серверов,которые предназначены исключительно для игр таких как: Quake, Quake II, Team Fortress, Warcraft II, Starcraft и множестводругих. Для того чтобы качество игры было приемлемым необходимо обеспечитьстабильную и высокоскоростную связь с INTERNET.1.3.2 Увлекательное путешествие
INTERNET настолько велик, и полон ресурсов, чтоосновная проблема (или удовольствие), с которой сталкиваются пользователи,является поиск нужных им данных. В дополнение к электронной почте, систем FTP иUSENET, здесь приведенынесколько полезных инструментов, которые былисозданыспециально для помощи путешественникам по «информационноймагистрали».1.3.2.1 WWW
Поскольку концепция паутины включает в себя основныепринципыорганизации INTERNET’а, это хорошая печка, от которой можно сегоднятанцевать в поисках чего-то нового. Чтобы использовать WWWэффективно,можно запросить использованиеграфического клиента типа Internet Explorer илиNetscapeCommunicator. Можно, конечно, использовать WWWв текстовом режиме (режимлинейногопоиска), но при этом теряется функциональность графическогорежима. InternetExplorerили Netscape Communicatorявляются графическим пользовательскиминтерфейсомWWW, который позволяет пользователю указывать, выбирать иосуществлять переходы в INTERNET с использованиемгипертекстовых связей, называемых URL (Universal Resource Locators –универсальные локаторы ресурсов). Большое число организаций, школ и людейсоздают собственные элементы WWW, так называемые Home Pages (домашниестраницы), которые могут иметь гипертекстовые связи с информацией, находящейсяна том же компьютере, или которая может быть найдена на любом компьютере в INTERNET.1.3.2.2 GOPHER
Информационная система, известная как Gopher,позволяет пользователюотправитьсяв поисках интересующей его информации, используя системуменю point&click(укажи и «кликни»). Концепция Gopher разработанавуниверситете Миннесота. Специальная система Veronica была разработана для того,чтобы осуществлять поиск названия документов, хранящихся на серверах Gopher.
Gopher это распределенная служба доставки документов. Онпозволяет пользователям запрашивать, искать и получать информацию, находящуюсяв различных местах. Информация предъявляется пользователю в виде серийвложенных меню. Несмотря на то, что отдельные файлы или даже целые опции менюмогут находиться в различных местах, для пользователя все выглядит, как если быэто находилось в одном месте.
Искомой информацией может быть текстовый или бинарныйфайл, список (прозванный телефонной книгой), изображение или звук. Кроме того,Gopher позволяет воспользоваться другими информационными системами (WWW, WAIS,Archie, WHOIS) и сетевыми услугами (USENET, FTP).Gopher часто оказывается более удобным cредcтвом навигации в директориях FTP ичтения файлов. Сервер Gopher содержит необходимую информацию для обслуживанияпользователей. Кроме того его связь с другими Gopher серверами создает широкуюсетевую кооперацию в форме глобальной Gopher сети (Gopherspace).1.3.2.3 Veronica
Veronica была создана для решения проблемы поиска в быстроразвивающейся Gopher сети. Veronica обеспечивает быстрый поиск по ключам болеечем в пятистах Gopher меню, чем обеспечивает доступ к информации безосуществления последовательного перебора всех меню, пункт за пунктом. Доступ ксредствам Veronica осуществляется из самых верхних уровней Gopher меню, так чтоне требуется открывать новых приложений или осуществлять дополнительный связи.Реализованы два метода поиска: метод простого логического поиска и методлогического поиска по фрагментам. Поиск по любому метод сопровождаетсяподсказками для пользователя. Поиск осуществляется только по каталогам и меню.Полнотекстовый поиск в Gopher сети отсутствует. Поиск через систему Veronicaявляется независимым от типа информации, хранящейся под заголовками, используемымидля поиска.
2 .Электронная почта
Для того чтобы иметь возможность обмениваться письмамипо электронной почте, пользователь должен стать клиентом одной из компьютерныхсетей. Также как и в телефонных сетях,клиенты компьютерных сетей называются абонентами.
Для каждого абонента на одном из сетевых компьютероввыделяется область памяти — электронный почтовый ящик. Доступ к этой областипамяти осуществляется по адресу, который сообщается абоненту, и паролю, которыйабонент придумывает сам. Пароль известен только абоненту и сетевому компьютеру.Став абонентом компьютерной сети и получив адрес своего почтового ящика,пользователь может сообщить его друзьям, знакомым. Каждый абонент электроннойпочты может через свой компьютер и модем послать письмо любому другому абонентууказав в послании его почтовый адрес. Но сделать это можно, только сообщивкомпьютерной сети свой почтовый адрес и пароль (как доказательство того, чтоэто действительно абонент).
Все письма, поступающие на некоторый почтовый адрес,записываются в выделенную для него область памяти сетевого компьютера. Сетевойкомпьютер, содержащий почтовые ящики абонентов носит название хост компьютера(от host — хозяин). Существуют два основных типа электронной почты. Первыйспособ, называется off-line (вне линии, вне связи, произносится: офлайн),заключается в том, что при каждом сеансе связи компьютера абонента с сетевымкомпьютером происходит обмен письмами в автоматическом режиме: все заранееподготовленные письма абонента передаются на сетевой компьютер, а все письма,пришедшие на адрес абонента, передаются на его компьютер. Название off-lineподчеркивает тот факт, что сам процесс ознакомления с письмами и их чтениепроисходит, когда связь с сетевым компьютером уже прекращена.
Второй способ, названный, естественно, on-line (налинии, на связи, произносится: онлайн), заключается в том, что абонент во времясеанса связи со своего компьютера получает возможность обратиться к содержимомусвоего почтового ящика, просмотреть его и прочитать письма. Некоторые письмаможно удалить не читая, на другие письма можно сразу дать ответ,воспользовавшись клавиатурой своего компьютера. Можно также послать всезаготовленные заранее письма, являющиеся ничем иным как текстовыми файлами. Врежиме on-line абонент не пользуется автоматическим режимом, а отсылает всеписьма сам, указывая их адреса и задавая соответствующую команду сетевомукомпьютеру.
Один компьютер может обслуживать нескольких абонентов.В случае использования on-line сети, каждый абонент осуществляет связь скомпьютерной сетью и выполняет необходимые манипуляции для получения илиотправки информации в соответствии со своими задачами во время сеанса связи.
Для абонентов сети off-line существует возможностьиметь отдельный почтовый ящик на одном компьютере. Каждый абонент пользуетсятолько своим почтовым ящиком, а рассылка и получение писем, связь стелеконференциями и обращения к базам данных для всех абонентов, пользующихсяданным компьютером, осуществляются автоматически в момент сеанса связи скомпьютерной сетью. Такая сложная организация обмена информацией сиспользованием одного компьютера приводит к необходимости выделенияспециального администратора для координации всего обмена информацией,осуществления сеансов, связи и обнаружения заблудившихся писем.2.1. Адресация
Адрес электронной почты, так же как и обычный почтовыйадрес должен содержать всю необходимую информацию для того, чтобы письмо дошлодо адресата из любой части земного шара. Точно так же, как и почтовый,электронный адрес состоит из двух частей:
раздел«Куда» — содержит указание на хост компьютер;
раздел«Кому» — содержит учетное имя абонента.
В разных системах используются различные способыпредставления адреса. Например, в системе INTERNET и совместимых с ней разделы«Кому» и «Куда» разделены знаком “@”, причемслева указывается «Кому». Например,
[email protected],
где user — учетное имя абонента, а adonis.iasnet.ru — имя хосткомпьютера (adonis) и указание, как его найти. Раздел «Куда» имеетиерархическую структуру. Уровни иерархии называются доменами(domain -владение, сфера деятельности) иразделены точками. Количество доменов вадресе,вообще говоря, не ограничено. Самый правый домен представляетсобой домен верхнего уровня. В данном случае, ru — кодРоссии. Длявсех стран существуют двухбуквенныекоды. Например :
· au — Австралия,
· br — Бразилия,
· by — Беларусь,
· ca — Канада,
· cn — Китай,
· de — Германия,
· jp — Япония,
· ua — Украина,
· uk — Великобритания,
· us — США.
Домен верхнего уровня не обязательно является кодомстраны. Ниже приведены примеры нескольких доменов верхнего уровня, используемыхв США:
· COM — коммерческие организации и бизнес;
· EDU — образовательные учреждения;
· NET — структурные организации системы;
· ORG — неприбыльные организации;
· INT — международный домен.
Домен второго уровня дает уточнение для поиска хосткомпьютера. Это может быть код города или региона, в США — штата. В нашемслучае домен второго уровня указывает на компьютерную сеть ИнститутаАвтоматизированных систем (iasnet).2.2. Конверт
Для того чтобы написанное вами письмо добралось доадресата, надо поместить его в конверт, написать адрес и отправить по почте.Адресат, получив письмо, помимо своего адреса обнаружит на конверте некоторыедополнительные данные, которые могут оказаться полезными.
Если на конверте указан обратный адрес, то он можетоказаться единственной возможностью для обеспечения отправки ответа. Штемпелипочтовых отделений покажут даты прохождения письма через эти учреждения.
По аналогии с конвертом каждое письмо, приходящее поэлектронной почте снабжено «шапкой», имеющей тот же смысл. Взависимости от того, какая телекоммуникационная система используется, структураадреса может выглядеть по-разному.
Структура электронного послания в системе INTERNETвыглядит следующим образом:
From: User Name
Date:2, November 1998 14:25
To: user1@adonis
Cc: [email protected]
Bcc: [email protected]:Hello
Первая строка сообщает адрес и имя отправителя.Строка, начинающаяся с Date, содержит дату и время, когда послание былоотправлено. Далее указывается адресполучателя. В строке начинающийся с Сс указываетадрес, которому посылается копия письма. В следующей же строке указываетсяадрес пользователя, которому оправляется, невидимая для адресата, копия письма.Таких строк может быть несколько или не быть ни одной. В следующей строкеуказывается содержание письма, его заголовок (иногда так делается и с обычнымиписьмами, например в случае, когда организация требует помечать направляемые внее письма, некоторым кратким сообщением, например, «На конкурс»). Впредпоследней строке указывается идентификатор послания, его уникальный номер.Если это письмо послано в ответ на некоторое другое письмо, то номер этогоисходного письма указывается в последней строке. Для первоначальных,инициативных писем эта строка отсутствует.
Однако точный порядок строк шапки послания можетменяться от системы к системе. Кроме того, в шапку могут добавлятьсядополнительные строки, например, Importance — важность послания. Указанный впримере состав шапки послания является обязательным, так как все его компонентысущественны для правильной доставки послания.