Обмен данными между пользователями с разных континентов

Лекция 13

Интернет

Интернет (от англ., Internet, Interconnected Networks – объединённые сети) – глобальная телекоммуникационная сеть информационных и вычислительных ресурсов.

Компьютерные сети

При физическом соединении двух или более компьютеров образуется компьютерная сеть. Для создания сетей необходимо сетевое оборудование и сетевые программные средства. Простейшее соединение двух компьютеров для обмена данными называется прямым соединением.

Все компьютерные сети имеют одно назначение – обеспечение совместного доступа к общим ресурсам. Ресурсы могут быть аппаратные, программные, информационные.

Основной задачей, решаемой при создании компьютерных сетей, является обеспечение совместимости оборудования по электрическим и механическим характеристикам и обеспечение совместимости информационного обеспечение (программ и данных) по системе кодирования и формату данных.

Компьютерная сеть – это объединение компьютеров, линий связи между ними и программ, обеспечивающих обмен информацией. В зависимости от удаленности компьютеров, объединенных в сеть, в качестве линий связи могут использоваться кабели, телефонные линии, радиосвязь, в том числе через спутники, а также оптоволоконные линии, в которых информация передается с помощью света. Для подсоединения линий связи к компьютерам используются специальные электронные устройства, которые называются сетевыми платами, сетевыми адаптерами, модемами и т.д.

Назначение этих устройств в преобразовании информации, поступающей от компьютера в электрический, радио или световой сигнал для передачи по линии связи и обратно. Все линии связи различаются по скорости передачи информации: самые медленные - это телефонные линии, но самые дешевые. Так как при наборе телефонного номера для установки связи двух абонентов на АТС происходит переключение или, другими словами, коммутация, телефонные линии часто называют коммутируемыми.

С помощью коммутируемых линий связь устанавливается только на время, необходимое для передачи информации. В отличие от коммутируемых линий так называемые выделенные линии связывают компьютеры постоянно, круглый год, 24 часа в сутки. Выделенные линии могут быть созданы с помощью кабелей или радиосвязи и позволяют обмениваться информацией с огромными скоростями.

Решение задачи стандартизации сетей основано на так называемой модели OSI (модель взаимодействия открытых систем – Model of Open System Interconnections). Она создана на основе технических предложений Международного института стандартов ISO (International Standards Organization).

Согласно модели ISO/OSI архитектуру компьютерных сетей следует рассматривать на разных уровнях (до семи уровней).

Уровни модели связи

1. Прикладной уровень	Письмо написано на бумаге. Определено его содержание
2. Уровень представления	Письмо запечатано в конверт. Конверт заполнен. Наклеена марка.
3. Сеансовый уровень	Письмо опущено в почтовый ящик. Выбрана служба доставки.
4. Транспортный уровень	Письмо доставлено на почтамт.
5. Сетевой уровень	После сортировки письмо уложено мешок.
6. Уровень соединения	Мешки писем уложены в вагон.
7. Физический уровень	Вагон прицеплен к локомотиву.

Наиболее распространённые интернет протоколы

1. Прикладной уровень
DNS FTP	HTTP HTTPS	IM AP LD AP	POP 3 SM TP	SSH Tel net	XMPP (Jabber) SNMP
2. Сеансовый уровень, уровень представления
SSL	TLS
3.Транспортный уровень
TCP	UDP
4.Сетевой уровень
BGP ICMP	IGMP IP	OSPF	RIP	EIG RP	IS-IS
5. Канальный уровень
Ether net	Frame Relay	HDLC	PPP	SLIP

В соответствии с используемыми протоколами компьютерные сети принято разделять на локальные LAN (Local Area Network) и глобальные сети WAN ( Wide Area Network).

Компьютерные сети бывают локальными и распределенными. Локальной называется компьютерная сеть, объединяющая компьютеры, расположенные в одном здании или в соседних зданиях. Если же соединенные компьютеры находятся в разных частях города, в разных городах и странах, то такие сети называются распределенными.

Ключевые принципы Интернета

Объединение сетей разной архитектуры и топологии стало возможно благодаря протоколу IР (от англ. Internet Protocol) и принципу маршрутизации пакетов данных. Протокол IP был специально создан агностическим в отношении физических каналов связи. То есть любая система (сеть) передачи цифровых данных, проводная или беспроводная, может передавать и трафик Интернета. На стыках сетей специальные маршрутизаторы (программные или аппаратные) занимаются автоматической сортировкой и перенаправлением пакетов данных, исходя из IP-адресов получателей этих пакетов.

История создания Интернета

В США решение о создании первой глобальной сети национального масштаба было принято в 1985г. Оно стало реакцией на запуск в СССР искусственного спутника Земли.

Поводом для создания глобальной компьютерной сети стала разработка Пентагоном глобальной системы раннего оповещения о пусках ракет NORAD (North American Aerospace Defense Command). Станции системы NORAD протянулись через север Канады от Аляски до Гренландии, а подземный командный центр расположился вблизи города Колорадо-Спрингс в недрах горы Шайенн.

Центр управления был введен в действие в 1964 г., и с этого времени можно говорить о работе первой глобальной компьютерной сети, хотя и ведомсгвенной. С середины 60-х годов к ней стали подключаться авиационные, метеорологические и другие военные и гражданские службы.

Курированием сети занималась специальная организация – Управление перспективных разработок министерства обороны США DAPRA.

Основным недостатком централизованной сети была недостаточная устойчивость, связанная с тем, что при выходе из строя выходил из строя и весь сектор, находившийся за ним, а при выходе из строя центра, выходила из строя и вся сеть.

Прообраз Интернета был создан в конце 6о-х годов по заказу Министерства обороны США, так как возникла необходимость обеспечить доступ ученых к немногочисленным мощным компьютерам при условии, чтобы сеть продолжала работать при уничтожении её части, поэтому повышенная надежность Интернета была заложена при его создании.

Днем рождения Интернета считают 2 января 1969г. В этот день управление перспективных исследований, являющееся одним из подразделений министерства обороны США, начало работу над проектом связи компьютеров оборонных организаций.

Первый сервер ARPANET был установлен 1 сентября 1969г. в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе. Компьютер «Honeywell 516» имел 12 кБ оперативной памяти.

К 1971 г. была разработана первая программа для отправки электронной почты по сети, которая сразу стала очень популярна.

В 1973 г. к сети были подключены через трансатлантический телефонный кабель первые иностранные организации из Великобритании и Норвегии. Сеть стала международной.

В 1970 г. сеть в основном использовалась для пересылки электронной почты, тогда же появились первые списки почтовой рассылки, новостные группы и доски объявлений. Однако в то время сеть ещё не могла легко взаимодействовать с другими сетями, построенными на других технических стандартах.

К концу 70-х годов начали бурно развиваться протоколы передачи данных, которые были стандартизированы в 1982-1983 гг.

Активную роль в разработке и стандартизации сетевых протоколов играл Джон Постел. 1 января 1983 г. сеть ARPANET перешла с протокола NCP на TCP/IP, который успешно применяется до снх пор для объединения сетей. Именно в 1983 году термин «Интернет» закрепился за сетью ARPANET.

Проблема устойчивости сети была решена внедрением протокола TCP/IP, лежащего в основе всемирной сети по нынешний день. Решив, наконец, эту задачу, управление DAPRA прекратило свое участие в проекте и передало управление сетью Национальному научному фонду NSF, который в США играет роль нашей Академии наук.

В середине 80-х годов к ней начали активно подключаться академические и научные сети других стран, например, академическая сеть Великобритании Janet (Joint Academic Network).

В результате исследований была создана сеть ARPANET, в основе формирования которой лежали принципы, на которых позже был построен интернет.

Сеть ARPANET, созданная пятьюдесятью университетами и фирмами США, родилась в 1969 г., когда три ЭВМ в Лос Анджелесе, Санта-Барбаре и Мендоу Парке объединились в сеть. Затем она охватила всю территорию США, часть Европы и Азии. Сеть ARPANET показала техническую возможность и экономическую целесообразность разработки больших сетей для более эффективного использования ресурсов ЭВМ и ПО.

Следующим этапом развития Интернета было создание сети Национального научного фонда США (NSF). Сеть, названная NSFNET, объединяла научные центры США. При этом основой сети стали 5 суперкомпьютеров, соединенных сежду собой высокоскоростными линями.

Сеть NSFNET быстро заняла место ARPANET, котоая была ликвидирована в 1990 г.

В Европе сначала были разработаны и внедрены международные сети ФИН и Евронет, затем появились национальные сети.

В 1972 г. в Вене была создана сеть МИПСА, в 1979 г. к ней присоединились 17 стран Европы, СССР, США, Канада, Япония. Она была создана для проведения фундаментальных работ по проблемам энергетики, продовольствия, с/х, здравоохранения и т.д. Кроме того, она создала технологию, позволяющую всем национальным институтам развивать компьютерную связь друг с другом.

В СССР первая сеть разработана в 60-х годах в системе Академии наук в Ленинграде. В 1985 г. к ней присоединилась региональная сеть «Северо-Запад» с центрами в Риге и Москве.

В 1980 г. была сдана в эксплуатацию система телеобработки статистической информации СТОСИ, обслуживающая главные вычислительные центры Центрального статистического управления СССР в Москве и республиканские вычислительные центры в союзных республиках.

Во второй половине 80-х произошло деление всемирной сети на домены по принципу принадлежности.

Домен gov финансировался на средства правительства, sci – на средства научных кругов, edu – на средства системы образования, com – коммерческий не финансировался никем, то есть его узлы должны были развиваться за счёт собственных ресурсов. Национальные сети других государств стали рассматриваться как отдельные домены, например uk домен Великобритании, su – Советский Союз, ru – Россия.

Когда во второй половине 80-х годов сложилась и заработала система доменных имен DNS (Domian Name System) Национальный научный фонд США утратил контроль над развитием сети. Тогда и появилось понятие Интернета как саморазвивающейся децентрализованной иерархической структуры.

Если во времена ARPANET NSFNET финансировалась сверху вниз, то теперь финансируется от периферии снизу вверх: от конечных пользователей к владельцам опорных сетей.

Локальные вычислительные сети (ЛВС) получили наибольшее распространение с появлением ПК.

В 1991 г. всемирная паутина стала общедоступна в Интернете, а в 1993 г. появился знаменитый веб-браузер NCSA Mosaic.

В 1995 г. NSFNet вернулась к роли исследовательской сети, маршрутизацией всего трафика Интернета теперь донимались сетевые провайдеры, а не суперкомпьютеры Национального научного фонда.

В том же 1995 г. Всемирная паутина стала основным поставщиком информации в Интернете, обогнав по трафику протокол пересылки файлов FTP. Был образован Консорциум всемирной паутины (W3C). Можно сказать, что Всемирная паутина преобразила Интернет и создала его современный облик. С 1996 г. Всемирная паутина почти полностью подменяет собой понятие «Интернет».

Компьютерные сети разных стран начали объединяться, и в 90-х годах появился Интернет в его сегодняшнем виде.

В 1998 г. Папа Римский Иоанн Павел II учредил всемирный День Интернета (30 сентября).

Итак, Интернет – это всемирная информационная компьютерная сеть, которая объединяет в единое целое множество компьютерных сетей, работающих по единым правилам, состоящее из миллионов пользователей, объединяющее в себе государственную деятельность, бизнес, науку, образование, промышленность и т.д. Одной из служб Интернет является World Wide Web – WWW всемирная информационная служба.

Интранет

Интранет представляет собой внутреннюю сеть компании, основанную на тех же службах, что и интернет.

Вместе с доступом к Интранету можно получить услуги электронной почты, возможности совместного использования файлов, а также общий выход в Интернет. Используя Интранет своей компании, можно опубликовать рабочие листы Excel как Вэб-страницы на Вэб-узле.

Интранет – это распределенная ведомственная (в том числе фирмы, корпорации, организации, предприятия и т.п.) вычислительная сеть, предназначенная для обеспечения теледоступа своих сотрудников (возможно также деловых партнеров) к корпоративным информационным ресурсам и использующая программные продукты и технологии Интернета.

Архитектура сетей Интранета (употребляется также термин «Интра сеть») и географическая область их обслуживания являются весьма разнородными. В частности, эти сети могут использовать узлы и каналы связи других, в том числе глобальных сетей и систем связи Интернета. Интрасети могут быть изолированы от внешних пользователей Интернета с помощью брандмауэров или функционировать как автономные сети, не имеющие доступа извне.

ETHERNET

ETHERNET – это технология и архитектура построения больших локальных вычислительных сетей (крупных фирм, государственных агенств, университетов и т.п. с количеством до 1024 рабочих станций) разработанная фирмами Xerox, Intel и DEC. Сегодня предложены две конкурирующие технологии для передачи данных по сети ETHERNET со скоростью 100 Мбит/с, стандарты 100Base-T и 100VGI – AnyLAN. Архитектура ETHERNET позволяет объединять несколько кабельных ЛВС в распределенную вычислительную сеть.

Развитие Интернета

Существует несколько организационных подразделений, отвечающих за развитие Интернета, в частности, за стандартизацию средств Интернета.

Основным из них является Общество Интернета (Internet Society ISOC) – руководящий орган, члены которого обеспечивают работу Интернета. Это профессиональное сообщество, которое занимается общими вопросами эволюции и роста Интернета как глобальной коммуникационной инфраструктуры.

Под управлением ISOC работает Управляющий совет по вопросам архитектуры Интернета (IAB lnternet Architecture Board) – организация, в ведении которой находится технический контроль и координация работы для Интернета. Он координирует направление исследований и новых разработок для стека TCP/IP и является конечной инстанцией при определении новых стандартов Интернет.

В IAB входят две основные группы: Инженерная комиссия, IETF – группа, работающая на общественных началах, которая анализирует и решает технические проблемы и готовит рекомендации, определяет спецификации, которые затем становятся стандартами. Интернет и Исследовательская комиссия IRTF, которая координирует и долгосрочные исследовательские проекты по протоколам TCP/IP.

Доступ в Интернет

В настоящее время предоставляется множество разнообразных способов доступа в сеть Интернет. Среди этих способов можно выделить следующие основные группы:

• подключение по телефонной линии с помощью модема;

• подключение по сетям ISDN, DSL, оптоволоконных линий;

• подключение к сети Интернет через спутник с симметричным доступом;

• комбинированное подключение к сети Интернет через спутник с асимметричным доступом.

В настоящее время появились технологии более скоростного доступа в Интернет. Это ISDN, DSL, оптоволоконные линии и некоторые другие. Всё это - разные виды наземных коммуникаций. Эти технологии получили развитие только в крупных городах. Для организации скоростного доступа в местах, где нет средств на организацию таких систем, используются спутниковые технологии. Благодаря покрытию лучом большой территории, со спутника есть возможность принимать данные в любой точке покрытия.

Лекция 13

Интернет

Компьютерные сети

Уровни модели связи

1. Прикладной уровень	Письмо написано на бумаге. Определено его содержание
2. Уровень представления	Письмо запечатано в конверт. Конверт заполнен. Наклеена марка.
3. Сеансовый уровень	Письмо опущено в почтовый ящик. Выбрана служба доставки.
4. Транспортный уровень	Письмо доставлено на почтамт.
5. Сетевой уровень	После сортировки письмо уложено мешок.
6. Уровень соединения	Мешки писем уложены в вагон.
7. Физический уровень	Вагон прицеплен к локомотиву.

Обмен данными между пользователями с разных континентов

1. На прикладном уровне с помощью специальных приложений пользователь создает документ (сообщение, рисунок и т.п.).

2. На уровне представления ОС его компьютера фиксирует, где находятся созданные данные (в ОП, HDD и т.д.).

3. На сеансовом уровне компьютер пользователя взаимодействует с локальной или глобальной сетью. Протоколы этого уровня проверяют права пользователя и передают документ к протоколам транспортного уровня.

4. На транспортном уровне документ преобразуется в ту форму, в которой положено передавать данные в используемой сети.

5. Сетевой уровень определяет маршрут движения данных в сети.

6. Уровень соединения необходим для модуляции сигналов, циркулирующих на физическом уровне в соответствии с данными, полученными с сетевого уровня.

7. Физический уровень – реальная передача данных (в битах).

Для обеспечения необходимой совместимости на каждом из семи уровней архитектуры компьютерной сети действуют специальные стандарты, называемые протоколами:

- аппаратные для взаимодействия аппаратных компонентов сети;

- программные для взаимодействия программ и данных.

Физически функции поддержки протоколов исполняют аппаратные устройства (интерфейсы) и программные средства (программы поддержки протоколов).