Локальная вычислительная сеть

Локальная вычислительная сеть (ЛВС) - группа ЭВМ, а также периферийное оборудование, объединенные в пределах одного или нескольких близлежащих зданий автономными (не арендуемыми) высокоскоростными каналами передачи цифровых данных (проводными или беспроводными: медными, волоконно-оптическими, СВЧ или ИК-диапазона).

Служит для решения информационных задач (например, в рамках какой-либо организации), а также совместного использования объединенных информационных и вычислительных ресурсов.

ЛВС могут иметь в своем составе средства для выхода в Интернет.

Каждый компьютер, включаемый в локальную сеть должен иметь сетевую плату, в разъем которой и подключается связующий кабель. Кабели, выходящие из различных компьютеров объединяются в устройстве, называемом сетевой концентратор (switch, HUB). Сетевые концентраторы также могут иметь связь друг с другом, объединяя вместе подсети различных участков здания. Таким образом, обеспечивается прохождение сигналов между всеми устройствами, включенными в сеть.

Рис. 67. Одноранговая ЛВС.

Преимущества работы в локальной сети:

- Возможность хранения данных персонального и общего использования на дисках файлового сервера.

- Возможность постоянного хранения ПО, необходимого многим пользователям, в единственном экземпляре на дисках файлового сервера.

- Обмен информацией между всеми компьютерами сети.

- Одновременная печать всеми пользователями сети на общесетевых принтерах.

Обеспечение доступа с любого компьютера локальной сети к ресурсам Интернет, при наличии единственного коммуникационного узла глобальной сети.

В зависимости от принципов построения ЛВС подразделяются на следующие основные типы:

Одноранговая ЛВС (peer-to-peer, p2p LAN) - "безсерверная" организация построения сети. Термин "одноранговая" означает, что все компьютеры, объединенные в сеть, имеют в ней одинаковые права. Каждый пользователь одноранговой сети может определить состав файлов, которые он предоставляет для общего использования. Таким образом, пользователи одноранговой сети могут работать как со всеми своими файлами, так и с файлами, предоставляемыми другими ее пользователями. Создание одноранговой сети обеспечивает также совместную эксплуатацию периферийных устройств. Серверные функции при этом распределены по сети. Компьютер, к которому подключен принтер, может являться для всех остальных сервером печати, компьютер, к которому присоединен модем – сервером Интернет… На рисунке 67 изображена схема одноранговой сети.

ЛВС с выделенным сервером (Dedicated Server Network: file-server или client-server architecture) – означает, что специально выделенный самый мощный компьютер (сервер) в сети берет на себя основные функции по ее обслуживанию: управляет созданием, поддержкой и использованием общих информационных ресурсов, включая доступ к ее базам данных и отдельным файлам, а также их защиту и аудит.

К нему же присоединяются основные периферийные устройства: модем, принтер. Т.е. серверные функции не рассредоточены по сети, а централизованы. Один и тот же компьютер-сервер может являться и файловым сервером, и Интернет-сервером, и сервером печати. Остальные компьютеры сети тогда именуют “клиентами” или “рабочими станциями”.

Сеть сетей

Слово Интернет (Internet) происходит от словосочетания Interconnected networks (связанные сети), это глобальное сообщество малых и больших сетей.

Обращаясь в Интернет, мы пользуемся услугами Интернет-провайдера или ISP (Internet Service Provider - поставщик услуг Интернета).

ISP - это организация, которая имеет собственную высокоскоростную сеть, объединенную с другими сетями по всему земному шару. Провайдер подключает к своей сети клиентов, которые становятся частью сети данного провайдера и одновременно частью всех объединенных сетей, которые и составляют Интернет.

В основе объединения малых и больших сетей (которые и составляют Интернет) лежит цепь договорных соглашений. Каждый пользователь Интернета имеет договор с определенным провайдером о подключении к его сети. В простейшем случае этот договор может выглядеть как одноразовая карта доступа, содержащая всю необходимую информацию для подключения пользователя в локальную сеть провайдера: номера телефонов модемного пула провайдера, имя и пароль пользователя для доступа в сеть. В свою очередь провайдеры договариваются о соединении их сетей.

Мы определили Интернет как глобальное сообщество малых и больших сетей. Данное определение касается лишь внешней стороны явления. В более широком смысле Интернет - это информационное пространство, распределенное среди миллионов компьютеров во всем мире, которые постоянно обмениваются данными. Основная задача Интернета - это связь. Связь круглосуточная, высоконадежная. Для того чтобы осуществлять такую высоконадежную связь, была разработана специальная Интернет-технология доставки данных.

Для того чтобы кратко пояснить, в чем состоит особенность доставки информации в сети Интернет, сравним ее с телефонной сетью.

Рис. 68. Сеть Интернет задумывалась как сеть, устойчивая к повреждениям.

Когда вы звоните абоненту по телефону в другой регион страны или даже на другой континент, система устанавливает канал между вашим телефоном и телефоном абонента. На разных этапах сигнал может передаваться в разной среде (по медным проводам, волоконно-оптическим линиям, по радио). Но линия связи между вами и человеком, которому вы звоните, постоянна в течение всего разговора, поэтому неполадки любого участка данной линии (например, обрыв провода) прервут ваш разговор. При этом, если соединение нормальное, это означает, что выделенная вам часть сети для других уже недоступна.

Когда вы получаете на свой ПК Web-страницы с удаленного сервера, происходит совсем другой процесс. Послание разбивается на отдельные порции данных - группы пакетов. Каждый пакет посылается на место назначения по наиболее оптимальному из доступных путей. Если какой-то пакет теряется, система посылает его заново. Поэтому, даже если какой-то участок Сети окажется нарушенным, это не повлияет на доставку пакета, который будет направлен по альтернативному пути. Таким образом, во время доставки данных между двумя пользователями нет необходимости в фиксированной линии связи.

Такую надежность сеть Интернет унаследовала от своего прототипа - сети ARPAnet, разработанной по заказу Министерства обороны США. Она задумывалась именно как сеть, устойчивая к повреждениям, например, в случае бомбовых ударов, и способная продолжать нормальное функционирование при выходе из строя любой ее части. Первое компьютерное сообщение по ARPANet было передано в 1969 году.

Изначально Сеть использовалась преимущественно в научных проектах. Однако со временем и коммерческие компании поняли, что Интернет - это возможность общения с огромной аудиторией потенциальных клиентов и покупателей. С этих пор стало активно развиваться направление электронной коммерции. Сеть стала не только источником информации, но и огромной витриной для заказа самых различных товаров.

Адресация в Интернете

IP-адресация

Чтобы компьютеры, объединенные в сеть, могли обмениваться сообщениями, каждый из них должен иметь уникальный адрес. В сети Интернет это 32-х разрядный (т.е. 32-х битный = 4-х байтный) адрес, называемый IP-адрес.

Таблица 25.

IP-адрес двоичный
IP-адрес десятичный

В точечно-десятичной нотации IP-адрес может выглядеть, например, так: 220.215.14.22. Каждая часть, разделенная точкой, представляет собой один байт, и, следовательно, максимальное десятичное число, которое может быть представлено одним байтом 255 (2⁸=256, от 0 до 255).

Но, для человека такая система адресации сложна, так же как нам сложно помнить, набирать и диктовать одиннадцатизначные телефонные номера, поэтому в 1984 году Полом Мокапетрисом была разработана надстройка над IP-адресацией, называемая системой DNS (domain name system, система доменных имен).

DNS - система доменных имен

Доменные имена системы DNS – синонимы IP-адреса, так же, как имена в адресной книжке вашего телефона – синонимы телефонных номеров. Они символьные, а не числовые; они удобнее для запоминания и ориентации; они несут смысловую нагрузку.

www.irnet.ru -> таблицы DNS ->193.232.70.36

Доменные имена также уникальны, т.е. нет в мире двух одинаковых доменных имен. Доменные имена, в отличие от IP-адресов необязательны, они приобретаются дополнительно.

Рис. 69. Иерархия в системе DNS.

Так же уникальны адреса, которые указываются на конвертах при доставке писем обычной почтой. В мире нет стран с одинаковыми названиями. И если названия городов иногда и повторяются, то в сочетании с делением на более крупные административные единицы типа районов и областей они становятся уникальными. А названия улиц не должны повторяться в пределах одного города. Таким образом, адрес на основе географических и административных названий однозначно определяет точку назначения.

Домены имеют аналогичную иерархию. Имена доменов отделяются друг от друга точками: lingvo.yandex.ru, krkime.com.

Домены первого уровня разделяются на тематические и географические.

Таблица 26.

Тематические домены 1-ого уровня

COM	Commercial (для коммерческих организаций)
NET	Networks (Интернет, телекоммуникационные сети)
ORG	Organizations (некоммерческие организации либо организации, не попадающие в другие категории)
INFO	Information (открытый для всех домен)
BIZ	Business Organizations (аналог com)
NAME	Personal (для частных лиц)
INT	International Organizations (международные организации)
EDU	Educational (образовательные проекты США)
MIL	US Dept of Defense (департамент безопасности США)
GOV	US Government (правительство США)
MUSEUM	Museums (музеи)
AERO	Air-transport industry (воздушно-транспортная индустрия)
COOP	Cooperatives (кооперативы)

Регистрация доменного имени второго уровня в тематических доменных зонах доступна для организации или частного лица независимо от географического положения. Стоимость владения доменным именем в такой зоне не превышает $35 в год. Юридического оформления владения не требуется, требуется только выбрать подходящее доменное имя из числа незанятых и перечислить деньги. Одна из организаций, осуществляющих регистрацию имен в этих доменных зонах – Network Solution (http://www.netsol.com).

На январь 2007 года в мире насчитывалось 243 территориальных (национальных) доменных зоны, среди них:

AU - AUstralia (Австралия)

BE - BElgium (Бельгия)

BY - BelorussiYa (Белоруссия)

CA - CAnada (Канада)

CZ - CZech republic (Чехия)

DE - DEutschland (Германия)

EU - EUrope (Европейский союз)

FI - FInland (Финляндия)

FR - FRance (Франция)

IL - IsraeL (Израиль)

JP - JaPan (Япония)

KZ - KaZakhstan (Казахстан)

NO - NOrway (Норвегия)

PL - PoLand (Польша)

RU - RUssian Federation (Россия)

SU - Soviet Union (Советский Союз)

TV - TuValu (Тувалу)

UA - UkrainA (Украина)

UK - United Kingdom (Англия)

US - United States (США)

Территориальные домены первого уровня, в отличие от тематических, всегда двухбуквенные.

Исторически сложилось так, что Россия владеет двумя национальными доменами: .RU и .SU. Последний остался за РФ после развала Советского Союза. Впрочем, в настоящий момент ведется пересмотр территориальных доменов, и в ближайшем будущем Россия может лишиться зоны .SU.

Регистрация доменных имен второго уровня в зонах .RU и .SU производится организацией RU-CENTER (http://www.nic.ru). Стоимость доменного имени в зоне .RU - $20+НДС в год, в зоне .SU - $100+НДС в год. При регистрации требуется юридическое оформление договорных отношений, которое занимает около месяца, с учетом пересылки документов в Москву и из Москвы.

Система адресации URL

Чтобы найти в Интернете какой-либо документ, достаточно знать ссылку на него - так называемый универсальный указатель ресурса (URL - Uniform Resource Locator), который определяет местонахождение каждого файла, хранящегося на компьютере, подключенном к Интернету.

Адрес URL является сетевым расширением понятия полного имени ресурса в операционной системе. В URL, кроме имени файла и директории, где он находится, указывается сетевое имя компьютера, на котором этот ресурс расположен, и протокол доступа к ресурсу, который можно использовать для обращения к нему. Система адресации URL и адресация почтовой службы имеют сходную структуру.

Рассмотрим структуру следующего URL: http://www.lipunov.msk.ru/prochn/lab/IVANOV.htm .

Первая часть http:// (HyperText Transfer Protocol - протокол передачи гипертекста, по которому обеспечивается доставка документа с Web-сервера Web-браузеру) указывает программе просмотра (браузеру), что для доступа к ресурсу применяется данный сетевой протокол. Схема указания способа доступа перед указанием адреса наверняка Вам встречалась и прежде. Например, если на визитке вы видите запись вроде:

тел: 91-22-70, факс: 44-92-18, то, очевидно, что по первому номеру возможен телефонный разговор, а по второму - отправка факса. Аналогично в URL первым стоит указатель на тип доступа к запрашиваемому файлу, а затем его адрес.

Вторая часть www.lipunov.msk.ru указывает на доменное имя и адресует конкретный компьютер.

Третья часть prochn/lab/IVANOV.htm показывает программе-клиенту, где на данном компьютере-сервере искать ресурс. В рассматриваемом случае ресурсом является файл в формате html, а именно IVANOV.htm, который находится в папке lab, которая в свою очередь расположена в папке prochn. Имена каталогов, содержащиеся в URL, обычно являются виртуальными и не имеют ничего общего с реальными именами каталогов компьютера, на котором выполняется Web-сервер, а являются их псевдонимами: ни один владелец компьютера, на котором выполняется Web-сервер, не позволит постороннему пользователю, обращающемуся к Web-серверу через Интернет, получить доступ к реальной файловой системе этого компьютера.

Обратите внимание: при написании URL важно различать прописные и строчные буквы.

Для большей наглядности проведем аналогию с доставкой обычного письма в адрес некоторой организации (например, института) на имя конкретного человека.

Рис. 70. Сравнение адресации URL с почтовой адресацией.

Обзор сервисов Интернета

Часто начинающие пользователи путают два понятия - Интернет и WWW (или Web). Следует напомнить, что WWW (Всемирная паутина World Wide Web) - это лишь одна из многочисленных услуг (сервисов), предоставляемых пользователям Интернета. Проведем аналогию с почтовыми службами. Существует множество видов экспресс-почты (DHL, Fedex и т.д.), имеющих свои особенности, но все они пользуются сетью транспортных коммуникаций.

Рис. 71. Интернет можно сравнить с системой транспортных магистралей, а виды сервисов Интернета - с различными службами доставки.

Подобно тому, как транспортными магистралями может пользоваться несколько различных служб доставки грузов, на базе Интернета может быть реализовано множество информационных служб, с помощью которых пользователь Интернета может получать различные сервисы. В таблице 27 приведены некоторые, широко используемые сервисы обмена данными на базе сети Интернет.

Таблица 27.

E-mail mailto:[email protected]	Позволяет обмениваться текстовыми сообщениями, к которым присоединяются файлы любых типов.
ICQ UIN: 189764452	Интернет-пейджер. Служит для персонального интерактивного общения в режиме реального времени.
FTP ftp://ftp.museum.ru	File Transfer Protocol - протокол передачи файлов. Служит для перемещения файлов между компьютерами сети Интернет.
	Продолжение таблицы 27.
Telnet telnet 10.100.254.254	Позволяет подключаться по Интернет к удаленному компьютеру и работать с ним так, как будто вы находитесь за его терминалом.
WWW http://www.krkime.com	Обеспечивает доступ к гигантскому объему информации: текст, графика, аудио, видео, программы. В основе – технология гипертекста.

Предоставляемые сетью Интернет сервисы обладают различной степенью динамичности и персонализации.

Семейство протоколов TCP/IP

Для того чтобы при обмене данными компьютеры, объединенные в сеть, действовали согласованно, разработан ряд стандартов и правил, называемых протоколами. Весь набор сетевых протоколов, на которых базируется Интернет называется TCP/IP (ти си пи ай пи). Название образовано из аббревиатур двух базовых протоколов — TCP, отвечающего за гарантированную транспортировку данных по каналам связи, и IP, содержащего правила адресации.

Протоколы, входящие в семейство TCP/IP разделяются на уровни.

Физический уровень описывает среду передачи данных (будь то кабель, оптоволокно или радиоканал), физические характеристики такой среды и принцип передачи данных (разделение каналов, модуляцию, амплитуду сигналов, частоту сигналов, способ синхронизации передачи, время ожидания ответа и максимальное расстояние).

Канальный уровень описывает, каким образом передаются пакеты данных через физический уровень, включая кодирование (т.е. специальные последовательности битов, определяющих начало и конец пакета данных). Примеры протоколов канального уровня — Ethernet, IEEE 802.11 Wireless Ethernet, SLIP, Token Ring, ATM и MPLS.

Сетевой уровень изначально разработан для передачи данных из одной сети (подсети) в другую.

Протоколы транспортного уровня могут решать проблему гарантированной доставки сообщений («дошло ли сообщение до адресата?»), а также гарантировать правильную последовательность прихода данных. Транспортные протоколы определяют, для какого именно приложения предназначены эти данные.

На прикладном уровне работает большинство сетевых приложений. Эти программы имеют свои собственные протоколы обмена информацией, например, HTTP для WWW, FTP (передача файлов), SMTP (электронная почта), SSH (безопасное соединение с удалённой машиной), DNS (преобразование символьных имён в IP-адреса) и многие другие.

Архитектура «клиент-сервер»

Сетевые приложения реализуются по технологии клиент-сервер. Это означает, что программное обеспечение делится на две части: клиентскую, устанавливаемую на компьютере пользователя, и серверную – устанавливаемую на компьютере-сервере.

Клиентское программное обеспечение предназначено для формирования запросов пользователя к серверной части и для отображения пользователю получаемых от сервера ответов. Клиентская часть обеспечивает удобство пользовательского интерфейса. Основную же нагрузку несет серверная часть, которая обычно обслуживает запросы множества клиентов.

Программы, реализующие различные службы в Интернет, относятся к серверам. Программы, с помощью которых пользователь получает доступ к этим службам, относятся к категории клиентов.

Электронная почта (e-mail)

Рис. 72. Настройка почтового клиента на работу с определенными почтовыми серверами.

Программа, в которой пользователь формирует исходящие почтовые сообщения и просматривает входящие, является клиентом электронной почты (почтовым клиентом). Почтовый клиент должен быть настроен на определенный почтовый сервер. Иногда используют разные почтовые сервера: один для отправки исходящих сообщений (SMTP-сервер, Sand Mail Transfer Protocol), другой для получения входящей корреспонденции (POP3-сервер).

Для настройки почтового клиента на определенный почтовый сервер требуется прописать IP-адрес или доменное имя сервера в соответствующих полях свойств почтового клиента.

Почтовый сервер выполняет операции, подобные отделению обычной почтовой связи – хранит и пересылает корреспонденцию по сети следующему почтовому серверу, приближая ваше послание к адресату. Почтовый сервер адресата будет хранить письмо, пока клиент адресата не обратится за ним.

Адрес электронной почты имеет определенный формат:

имя-пользователя@[хост-компьютер.]поддомен.домен_первого_уровня

Часть, выделенная в скобках [ ], является необязательной.

Адрес электронной почты не может включать символы кириллицы и пробелы, а также некоторые зарезервированные символы. Примеры e-mail адреса: [email protected], [email protected], [email protected].

Разделитель, стоящий в адресе после имени пользователя (@), который у нас принято называть «собака» правильно именуется «коммерческая эт», или просто «эт». Диктуя адрес электронной почты иностранцу, не следует использовать слово «собака»:-)

Имя пользователя выбирается пользователем самостоятельно, к его выбору нужно подходить осознанно. Дело в том, что, общаясь в сети, не только посредством электронной почты, но и на различных форумах, в чатах, в ICQ, вам потребуется имя. Из-за запрета кирилличных символов, это не может быть ваше offline (внесетевое, паспортное) имя. Приходится выбирать для себя псевдоним, записываемый символами латиницы, так называемый nickname, или просто nick. С этим псевдонимом вас и будут ассоциировать ваши корреспонденты, поэтому nick должен вам нравится и нести некоторую смысловую нагрузку.