II.Глобальная сеть Интернет.

I.Основные понятия.

Компьютерная сеть – соединенные между собой компьютеры. Позволяет об­­­мениваться данными и совместно использовать общие ресурсы – документы, дан­ные, программы технические устройства (принтеры, вычислительные мощ­нос­ти процессоров и т.п.).

Локальная сеть соединяет компьютеры в одном помещении, здании или нес­ко­льких соседних зданиях. Охватывает не более нескольких де­сят­ков ком­пь­ю­­те­ров, расположенных на расстоянии от нескольких метров до 2 ки­лометров.

Корпоративная сеть соединяет компьютеры и ло­ка­ль­ные сети ор­­ганизации (ком­пании, министерства и т.п.), которые могут на­хо­дить­ся в раз­ных регионах и стра­нах. Региональная сеть соединяет компьютеры и локальные сети на тер­ри­то­­рии го­_­­­рода, региона. Глобальная сеть соединяет компьютеры и ло­кальные се­ти на большой тер­ри­то­рии (разные страны и материки). Регио­наль­ные и гло­баль­­ные сети называют территориальными.

В мире несколько сотен глобальных сетей. Наиболее мощная – всемирная сеть Ин­тер­нет (Internet), основанная на оказавшейся очень эффективной тех­но­логии (про­то­ко­лах). Локальную или корпоративную сеть, работающую по той же технологии (что, в частности, обеспечивает удобное включение в Ин­тер­нет) на­зывают Интранет (Intranet, Интрасеть).

Лицо или орган управляющие работой сети (если они есть в данной сети) на­зы­вают системным администратором.

Локальные сети могут быть одноранговыми – все узлы (компьютеры) рав­но­прав­ны или (в большинстве случаев) с выделенным сервером. Функции сервера* (цен­трального компьютера) может выполнять спе­ци­аль­ный мощный или обыч­ный персональный компьютер (ПК). При этом остальные ком­пьютеры (чаще все­го обычные ПК) называют рабочими станциями или кли­ен­тами.

Топология (конфигурация) локальной сети – схема соединения ком­пь­ю­те­ров. Все варианты топологии основаны на трех базовых:

кольцо – компьютеры соединяются «по кругу»;

звезда (радиальная) – каждый компьютер соединен с центральным узлом;

шинная – все компьютеры подключены к линейной шине (магистрали, ли­нии пе­­­редачи).

Для соединения компьютеров в локальной сети могут использоваться:

ü витая пара (скрученная пара медных проводов)** – скорость передачи до 100 Мбит/с, рас­сто­яние до 1 км, обычно в пре­делах 100 м;

ü коаксиальный кабель (внутренняя медная жила, слой изоляции, внешний экран, оболочка, пример – телевизионная антенна) – скорость пере­да­чи до 500 Мбит/с, рас­сто­яние до 10 км;

ü волоконно-оптический (стекло-волоконный, оптоволоконный) кабель ( пе­ре­­дача света по цен­тральному стекловоду – волокну из кварцевого стекла тол­щиной в человеческий волос, окруженному стек­лян­ной оболоч­кой) – ско­рость передачи до 100 Гбит/с, рас­с­то­я­ние (без ретрансляции) более 50 км.

Используется также беспроводная связь электромагнитными волнами раз­лич­но­го ди­а­па­зо­на, включая спутниковую связь и инфракрасное излучение. В част­нос­ти, бес­про­водная локальная сеть стандарта Wi-Fi (Wireless Fidelity – бес­про­вод­ная точ­ность) обеспечивает скорость передачи до 11 Мбит/сек.

Для подключения компьютера к сети может использоваться:

ü сетевая плата (сетевая карта, сетевой адаптер), подключающая его к спе­циальной ка­бель­ной линии для передачи сигналов в цифровом дво­ич­ном ко­де (каждая карта имеет уникальнй 48-битовый ад­ре­с);

ü модем (модулятор–демодулятор), подключающая его к телефонной ли­нии. Здесь цифровые данные компьютеры преобразуются в непрерывные элек­трические импульсы (модулируются), передаются по телефонным ка­на­лам, а после приема снова преобразуются в цифровой двоичный код (де­­модулируются).

Для связи на дальнее расстояние (расширение сети) и соединения локальных се­­тей используется коммуникационное оборудование (отдельный компьютер с до­пол­ни­тельной аппаратурой или рабочая станция (сервер) с несколькими сетевыми платами):

ü повторитель (репитер*) усиливает сигнал для передачи его далее по се­ти;

ü концентратор (хаб**) объединяет несколько рабочих станций, под­клю­­чая их как единый сегмент к сети;

ü мост соединяет сегменты одной сети или сети с одинаковой технологией пе­редачи данных;

ü маршрутизатор (роутер***) соединяет сети разного типа, но с одинако­вым про­г­раммным обеспечением, определяя куда нужно направить дан­ные и луч­ший маршрут их передачи;

ü шлюз соединяет сети с разными технологиями пе­редачи данных;

Такое оборудование подразделяют на мультиплексоры (один выход, нес­ко­ль­ко входов), де­мул­ьтиплексоры (несколько выходов, один вход) и ком­му­та­то­­ры (нес­колько входов и вы­хо­дов).

Для защиты информации используются сетевые экраы (межсетевой экран, щит, бран­д­ма­у­эр, файрвол, FireWall****) – прог­рам­мы, специальные технические уст­рой­ст­ва или специально вы­­­де­лен­ный ком­­пь­ютер, которые «отгораживают» защища­е­мый компьютер или локальную сеть от внеш­­ней се­ти, пропуская в обе стороны толь­ко разрешенные данные и ко­ман­ды, а при за­труд­­­не­ниях об­ра­щающиеся за раз­решением к администратору сети.

Взаимодействие компьютеров в сети обеспечивается за счет соблюдения се­те­вых про­то­колов – правил представления и передачи данных, которые ре­а­ли­зу­ются ап­па­­ратно или программно. Передача данных состоит из ряда этапов (ур­ов­ней), на каж­­дом из которых используется свой протокол.

Эталонной является модель обмена информацией в открытой системе OSI (Open System Interchange) или модель взаимодействия открытых систем, пред­ло­­женная в 1984 г. и включающая 7 уровней про­то­колов:

1) физический – непосредственная передача сигналов по линиям связи;

2) канальный (уровень соединения) – формирование сиг­на­лов для передачи, обнаружение и ис­прав­ление ошибок, возникающих при физической пере­да­че (этот уровень может реализоваться мо­демом или сетевой картой);

3) сетевой – определение маршрутов (маршрутизация) передачи пакетов, на ко­­торые разбиваются передаваемые данные (разные пакеты из одного со­об­ще­ния могут направляься по разным путям);

4) транспортный – формирование адреса отправителя и получателя, разборка дан­ных на пакеты и сборка на компьютере–получателе с контролем доставки пакетов и устранением возникших при этом ошибок;

5) сеансовый – открытие и закрыти сеанса связи с определением ее характера (од­­ностороняяя или двухстороняя, последовательная или параллельная передача в обе стороны);

6) представительный – определение кодов и форматов передачи данных с соответствующим их преобразованием;

7) прикладной – определение данных для передачи, формируемых прикладной программой (например, отправления по электронной почте).

На компьютере отправителя выполняются этапы с 7-го по 1–ый уровень, а на ком­пьютере получателя те же этапы в обратном порядке для восстановления со­об­­щения. На промежуточных ком­пьютерах могут выполняться с 1-го по 3-ий этап для дальнейшей отправки поступившего пакета (который является частью все­го сообщения).

II.Глобальная сеть Интернет.

Интернет – единая глобальная сеть, соединяющая между собой огромное ко­­личество сетей по всему миру (Inter Net можно перевести как «межсеть» или «сеть се­тей»). Возникла в 60-е годы в США в результате экспериментов по созданию жиз­неспособной сети, которую нельзя было бы вывести из строя, уничтожив один или несколько командных пунктов с центральными компьютерами.

Интернет – децентрализованная сеть, не имеющая собственника или органа уп­­равления (хотя в каждой входящей в нее сети есть собственник и системный ад­министратор), функционирующая и развивающаяся путем добровольного (в том числе коммерческого) сотрудничества различных организаций и поль­зо­ва­телей на основе общих соглашений и стандартов (протоколов). Заре­гис­три­ро­ван­ные и пронумерованные стандарты, протоколы, спецификации Интернета образуют систему элек­тронных документов RFC (Request For Comments – запрос для пояснений).

Организации обеспечивающие подключение к и предоставление услуг Ин­тер­нета – провайдеры (Internet Service Providers*) связаны высокоскоростными ма­ги­с­тральными каналами (кабельными, волоконно-оптическими, спут­ни­ко­вы­ми, радиорелейными). Отдельный компьютер или локальная сеть могут под­клю­чать­ся к провайдеру по выделенной линии (постоянное соединение) или по ком­му­тируемой линии (временное подключение через модем и обычную теле­фон­ную сеть). Первый способ более дорог, но обеспечивает более высокую ско­рость передачи.

Сигнал модема может передаваться (а)по обычному телефонному каналу – ком­му­тируемой линии, (б)по выделенной телефонной линии, (в)на базе техно­ло­гии ADSL (Asymmetric Di­gital Subscriber Line (Loop) – асимметричная цифровая або­нентская линия («пе­т­ля»)) по обыч­но­му те­лефонному каналу, не занимая его и позволяя неза­ви­си­­мо и одно­вре­мен­но вес­ти телефонные переговоры.

Скорость передачи данных через коммутируемую телефонную ли­нию – око­ло 30 Кбит/сек для аналоговых телефонных линий и 60–120 Кбит/сек для циф­ро­­вых. Для выделенных телефонных линий скорость передачи до 2 Мбит/сек, для волоконно-оптических и спутниковых линий связи – сотни Мбит/сек.

Работа Интернета основана на базовом протоколе TCP/IP**, внедренном в 1983 г. и состоящем из:

ü транспортного протокола TCP (Transmission Control Protocol – протокол уп­­рав­ления передачей), обеспечивающего «нарезку» данных на «ма­лень­кие» па­кеты (сегменты) перед отправкой и сборку после доставки;

ü сетевого протокола (протокол маршрутизации) IP (Internet Protocol – меж­сетевой протокол), обеспе­чи­­ва­ющего выбор маршрутов по раз­лич­ным узлам и сетям между от­пра­ви­­те­­лем и получателем (возможно, раз­лич­ных для разных пакетов из од­но­го со­­общения). Пакеты данных, под­го­­товленные по этому протоколу, называют дейта­грам­ма­ми IP (или IP-па­кетами). Они вклю­ча­ют сегменты, подготовленные по протоколу TCP, к которым до­бавлены адреса отправителя и полу­ча­теля.

На самом деле эти протоколы выполняют и другие задачи (например, протокол TCP фун­к­ции не только транспортного, но и сеансового уровня), не укладываясь полностью в разделение по уровням модели взаимодействия открытых систем, так как были разработаны до ее появ­ле­ния.

Каждая из информационных служб (информационных сервисов) Интернета ре­­шает свои задачи, используя свои прикладные протоколы, опирающиеся на ба­зовые протоколы TCP/IP. Наиболее известные из них:

ü «Всемирная паутина» WWW дает возможность перемещения в огромном ин­формационном пространстве документов, книг, новостей, фотографий, ри­сунков, учебных курсов, справочных материалов и т.д.; претендует на роль основного носителя «коллективной памяти» человечества. Она ис­поль­зует протокол http и подробнее рассмотрена далее.

ü Электронная почта E-Mail (Electronic mail***) позволяет обмениваться по сети «письмами», к ко­то­рым могут прилагаться дополнительные файлы. С ее помощью мож­но пе­ре­давать сообщения на сотовый телефон, факс, пейджер. Для от­прав­ки кор­респонденции используется протокол SMTP (Simple Mail Transfer Protocol – простой протокол передачи почты), для по­лучения ее из своего «почтового ящика» на почтовом сервере – про­то­кол POP (Post Office Protocol – протокол почтового отделения). Про­токол IMAP (In­ternet Message Access Protocol – протокол доступа к сообщениям Ин­­тер­нета) позволяет хранить почту в своем почтовом ящи­ке на поч­то­вом сервере. Для вло­жения в письмо произвольных файлов при­меняется стан­­­дарт MIME (Mul­­tipurpose Internet Mail Extension – мно­го­целевое рас­ши­­рение почты Ин­тернета). Правила формирования адресов элек­трон­ной поч­ты рас­смат­ри­ваются далее.

Для работы с элек­тронной почтой используются почтовые программы Out­look Ex­press (вхо­дит в Microsoft Internet Explorer), Microsoft Outlook (вхо­дит в Mic­ro­soft Office), Netscape Messenger (вхо­дит в Netscape Com­mu­nicator), The Bat! и др.

ü Служба передачи файлов между удаленными компьютерами исполь­зу­ет­ся для передачи крупных файлов (ар­хи­вов, книг и т.п.) по протоколу FTP (Fi­le Transfer Protocol – протокол пе­ре­дачи файлов).

ü Служба телеконференций (новостей, новостных групп) UseNet News (News­groups) обес­пе­чи­вает про­­смотр материалов по выбранной тематике, при­­сылаемых на сер­­вер те­­ле­конференции са­ми­ми пользователями. Ис­поль­­­­зуются также списки рассылки, формируемые с учас­ти­ем адми­нис­т­ра­­тора (модератора) кон­фе­рен­ции и рассылаемые подпи­сав­шимся або­нен­­там.

До повсеместного распространения Интернета функции телеконференций во мно­гом выполняли электронные доски объявлений BBS (Bulletin Board System – сис­­тема электронных бюллетеней), наиболее известной системой которых яв­ля­ет­ся сеть Fi­doNet, подключение к ним осуществляется по малым компьютерным сетям с од­ним сервером с по­мощью модемов че­рез теле­фон­ные линии.

ü Служба интерактивного общения IRC (Internet Relay Chat – дословно, Ин­­­тернет–трансляция болтовни), которую часто называют чат-кон­фе­рен­циями или просто чатом, поддерживает коллективный разговор, участ­ни­ки которого набирают свои реплики на клавиатуре и видят сказанное дру­ги­ми на мониторе.

ü Система интернет-пейджинга ICQ (эти буквы звучат как английская фра­за «I seek you» – я ищу тебя, а на жаргоне русского Интернета эту систему на­зы­­вают «аськой») дает возможность обмениваться сообщениями и файлами в режиме реального времени. Эта система обеспечивает поиск сетевого ад­реса абонента (постоянного или временного), если он в данный момент под­ключен к сети, по его персональному идентификационному номеру UIN (Universal Internet Number), получаемому при регистрации на цент­раль­ном сервере данной службы.

ü Режим Telnet служит для удаленного управления (по протоколу Telnet) че­рез Интернет другими ком­пьютерами и установленными на них про­г­рам­мами, например, под­клю­ченнымми к аппаратуре для проведения эк­спе­риментов или вы­пол­ня­ю­щи­ми сложные математические расчеты.

Важными направлениями использования Интернета являются Интернет-те­ле­фония (IP-телефония) – передача телефонных разговоров и факсов по Интер­не­ту в ко­ди­ровке, соответствующей протоколу IP, трансляция по Интернету ра­дио- и те­ле­визионных передач, беспроводное подключение к Интернету с мо­биль­ных те­ле­фонов: непосредственно по протоколу WAP (Wireless Application Protocol – про­токол бес­про­водных приложений), или через компьютер по протоколу GPRS (General Packet Ra­­dio Ser­vi­ce).

Шифрование передаваемой по Интернету информации обеспечивается протоколом SSL (Se­cu­red Socket Layer).