Аппаратные средства и протоколы обмена информацией
Основное техническое устройство сети - компьютер. Подавляющая часть компьютеров в сети являются абонентскими пунктами, т.е. обслуживают конечных пользователей - потребителей информации. В этом качестве компьютер выполняет следующие функции: хранение и обработку информации, подготовку ее к передаче, печать (при необходимости) на бумажном носителе, управление процессом передачи информации.
Транспортной основой глобальных сетей выступают коммутируемые и выделенные телефонные линии и каналы (как обычные, медные, так и оптоволоконные и спутниковые). Соединения в коммутируемых линиях происходят через стандартное оборудование телефонных станций (коммутаторы) при наборе телефонных номеров. Выделенные каналы (они соединены постоянно) используются, например, при организации сетей с on-line сервисом, особенно для соединения серверов, находящихся в разных городах.
Непременным оборудованием абонентского пункта является модем - устройство преобразования цифровых сигналов в аналоговые и наоборот. Преобразование это необходимо (по крайней мере, в настоящее время) при использовании телефонных линий связи общего назначения, приспособленных к передаче аналоговых сигналов звуковой частоты (т.е. модулированного электрического тока).
Основные характеристики модемов:
• максимальная скорость передачи данных;
• поддерживаемый сетевой протокол;
• протокол коррекции ошибок.
Модем по своим входным и выходным характеристикам должен соответствовать требованиям к оборудованию, разрешенному для подключения к телефонной сети. Работа модема определяется системой его команд и протоколом, стандартизованным
Международным консультативным комитетом по телефонии и телеграфии (МККТТ). Ныне наиболее широко используются, так называемые, Hayes-совместимые модемы (по фамилии разработчика системы команд Дениза Хейза) с протоколами, поддерживающими скорость передачи данных от 1200 бит/с до 54000 бит/с.
Модемы выпускаются в двух конструктивных исполнениях: встроенные и внешние. Конструктивное исполнение никак не влияет на качество работы модема, однако внешний модем более удобен в эксплуатации.
Большинство высокоскоростных модемов совместимы с менее быстрыми. Для повышения скорости и надежности обмена информацией используются, так называемые, MNP-модемы - модемы с аппаратным сжатием и коррекцией информации.
По видам передаваемой информации бывают следующие разновидности модемов:
• только для обмена данными между компьютерами;
• факс-модемы (передача данных + прием-передача факсов);
• факс-голос-модемы.
По способу «общения» различают дуплексный и полудуплексный режимы передачи данных. В дуплексном режиме данные передаются через модем одновременно в обоих направлениях. Для ряда применений возможен лишь этот режим. По способу группирования данных различают асинхронную (позначную) и синхронную (поблочную) передачу. Не вдаваясь в детали, отметим, что синхронная передача организуется сложнее, но обеспечивает более высокую эффективность.
MNP-модемы различаются по классам. Каждый класс отличается от предыдущего более высокой производительностью и расширенными возможностями.
Класс 1 использует асинхронный полудуплексный метод передачи данных с побайтной организацией. Сравнительная эффективность составляет 70%, т.е. MNP-модем класса 1, работающий со скоростью 2400 бит/с, передает полезную информацию со скоростью 1680 бит/с.
Класс 2 использует асинхронный дуплексный метод передачи данных с побайтной организацией. Сравнительная эффективность 84%.
Класс 3 использует синхронный дуплексный метод передачи данных с побитной организацией. Сравнительная эффективность 108%.
Класс 4 отличается тем, что в нем реализованы два новых метода работы с информацией: адаптивная сборка передаваемых блоков и оптимизация фазы. Сравнительная эффективность 120%.
Класс 5 использует в дополнение к возможностям класса 4 сжатие данных в реальном масштабе времени. Коэффициент сжатия может достигать 90% для некоторых видов информации. Графические файлы могут сжиматься до 10% исходного размера, текстовые -до 45-55%, программы - до 60-90%. Средний коэффициент сжатия 63%. Относительная эффективность 200%.
Класс 6 в дополнение к возможностям класса 5 обеспечивает совместимость высокоскоростных протоколов с низкоскоростными стандартами.
Класс 7 использует более совершенный алгоритм сжатия данных. Сравнительная эффективность 300%.
Класс 8 применяет более совершенный протокол и соответствующий метод работы, обеспечивающий совместимость с ннзкоскоростными модемами.
Казалось бы, чем выше скорость передачи, тем лучше модем. Однако чтобы сохранить хорошее качество линий передачи, приходится вводить ограничения на скорость, при которой число сбоев на линии не выходит за приемлемое (модем - интеллектуальное устройство, которое отслеживает сбои и либо повторяет передачу информации небольшими блоками до успешного конца, либо прерывает ее). В российских городских сетях приемлемая скорость передачи невелика и составляет 2400-14400 бит/с (максимальная скорость модемной связи на момент написания этой книги равна 54000 бит/с). В будущем цифровая связь может сделать ненужной анало-го-цифровые преобразователи и модемы (по крайней мере, в их нынешнем виде).
Поскольку сеть объединяет компьютеры различных типов, работающие в разнородных ОС, важнейшим моментом при организации сети является система протоколов. Протокол - совокупность правил, согласно которым компьютеры взаимодействуют между собой. Различные компьютеры сети могут использовать совершенно разные программные средства, лишь бы пересылаемые данные соответствовали правилам протоколов. Международный стандарт OSI/ISO (OSI - Open Systems Interconnect, ISO - название международной организации по стандартизации) предусматривает 7 уровней протоколов, в числе которых отметим протоколы сетевого уровня, обеспечивающие сетевые режимы передачи данных (самый распространенный из них называется Х.25), транспортные протоколы, отвечающие за обмены между разными хост-машинами сети. При этом обмен ведется чаще всего пакетами, т.е. группами сообщений. Прикладные протоколы обслуживают задачи пользователя по передаче данных и доступу к сетевым ресурсам. Межсетевые протоколы позволяют организовать пересылку сообщений между разными глобальными сетями. Самый популярный из них IP (Internet Protocol) задействован в гигантской мировой суперсети Internet.
Важную роль в глобальных сетях играют, так называемые, маршрутизаторы (роутеры) - мощные компьютеры или специализированные интеллектуальные устройства, соединяющие между собой различные сети или участки сети. Впрочем, иногда маршрутизатором называют и программу, функционирующую на сетевом компьютере.
Службы Интернета
- World Wide Web – всемирная паутина – служба поиска и просмотра гипертекстовых документов, включающих в себя графику, звук и видео.
- E-mail – электронная почта – служба передачи электронных сообщений.
- Usenet, News – телеконференции, группы новостей – разновидность сетевой газеты или доски объявлений.
- FTP – служба передачи файлов.
- ICQ – служба для общения в реальном времени с помощью клавиатуры.
- Telnet – служба удаленного доступа к компьютерам.
- Gopher – служба доступа к информации с помощью иерархических каталогов.
World Wide Web (WWW) - гипертекстовая, а точнее, гипермедийная информационная система поиска ресурсов Интернет и доступа к ним.
Технология WWW позволяет создавать гиперссылки, которые реализуют переходы не только внутри исходного документа, но и на любой другой документ, находящийся на другом компьютере, подключенном в данный момент к Интернету.
Гипертекст — информационная структура, позволяющая устанавливать смысловые связи между элементами текста на экране компьютера таким образом, чтобы можно было легко осуществлять переходы от одного элемента к другому.
На практике в гипертексте некоторые слова выделяют путем подчёркивания или окрашивания в другой цвет. Выделение слова говорит о наличии связи этого слова с некоторым документом, в котором тема, связанная с выделенным словом, рассматривается более подробно.
Гипермедиа — это то, что получится, если в определении гипертекста заменить слово "текст" на "любые виды информации": звук, графику, видео.
Такие гипермедийные ссылки возможны, поскольку наряду с текстовой информацией можно связывать и любую другую двоичную информацию, например, закодированный звук или графику, Так, если программа отображает карту мира и если пользователь выбирает на этой карте с помощью мыши какой-либо континент, программа может тут же дать о нём графическую, звуковую и текстовую информацию.
Система WWW построена на специальном протоколе передачи данных, который называется протоколом передачи гипертекста HTTP (читается "эйч-ти-ти-пи", HyperText Transfer Protocol).
Всё содержимое системы WWW состоит из WWW-страниц.
WWW-cтраницы — гипермедийные документы системы World Wide Web. Создаются с помощью языка разметки гипертекста HTML (Hypertext markup language).
Одну WWW-страницу на самом деле обычно составляет набор гипермедийных документов, расположенных на одном сервере, переплетённых взаимными ссылками и связанных по смыслу (например, содержащих информацию об одном учебном заведении или об одном музее). Каждый документ страницы, в свою очередь, может содержать несколько экранных страниц текста и иллюстраций. Каждая WWW-страница имеет свой "титульный лист" (англ. "homepage") — гипермедийный документ, содержащий ссылки на главные составные части страницы. Адреса "титульных листов" распространяются в Интернет в качестве адресов страниц.
Набор Web-страниц, связанных между собой ссылками и предназначенных для достижения единой цели, называется Web-сайтом.
Электронная почта
Электронная почта (E-mail)
Исторически первый и наиболее распространенный вид работы в телекоммуникационных сетях - межперсональный обмен текстовыми сообщениями, известный под названием «электронная почта» (или E-mail). Как и при обычной почтовой связи, здесь происходит обмен сообщениями, но не на бумаге, а в виде файлов. Преимущества электронной почты над обычной велики: многократно большая скорость доставки информации (так, сообщение из России в США обычно доставляется не более, чем за 2 часа), компьютерная подготовка сообщений, передача информации в виде, допускающем последующую ее компьютерную обработку получателем (редактирование, помещение в различные документы, базы данных и т.д.).
Система электронной почты организуется как совокупность региональных узловых станций, периодически связывающихся друг с другом для обмена корреспонденцией, для чего могут использоваться различные каналы связи. Для того, чтобы попасть с машины А на машину В, сообщение может проходить через несколько промежуточных узлов. На каждом узле работают специальные программы, которые получают сообщение и разбираются, куда его отправлять дальше.
Абоненты электронной почты обслуживаются «электронными узлами связи». Для обмена корреспонденцией между абонентом и узлом, как правило, используется обычная телефонная линия.
Абонентская станция состоит из персонального компьютера и модема. Каждый пользователь имеет свой почтовый ящик с уникальным адресом. Все письма, посланные по этому адресу, попадают в почтовый ящик пользователя. Пользователь может просмотреть, уничтожить или сохранить письма. Естественно, любой пользователь может послать письмо по любому адресу или сразу по нескольким адресам.
В отличие от других способов обмена информацией между ЭВМ, система электронной почты дает возможность такого обмена с любой удаленной машиной при фактической связи только с ближайшим узлом системы. Послание хранится на сервере получателя до того момента, когда он выйдет на связь. При этом, может возникнуть значительная транспортная задержка: от нескольких часов до нескольких суток.
Сообщение состоит из текста, который надо передать адресату, и заголовка, который приписывается в начале сообщения и содержит несколько строчек необходимой информации об этом сообщении: дату отправления, адрес, обратный адрес, тему сообщения и другие.
Электронная почта появилась около 30 лет назад. На сегодняшний день она является самым массовым средством обмена информацией в сети Интернет. Умение получать и посылать электронную почту может пригодиться не только для общения с друзьями из других городов и стран, но и в деловой карьере. Например, при трудоустройстве можно быстро разослать своё резюме c помощью e-mail в различные фирмы. Кроме того, на многих сайтах, где нужно пройти регистрацию (on-line игры, Интернет-магазины и т.д.) зачастую требуется указать свой e-mail. Одним словом, e-mail - очень полезная и удобная вещь.
Электронная почта (Electronic mail, англ. mail — почта, сокр. e-mail) cлужит для передачи текстовых сообщений в пределах Интернет, а также между другими сетями электронной почты.
С помощью e-mail можно посылать сообщения, получать их в свой электронный почтовый ящик, отвечать на письма корреспондентов, рассылать копии писем сразу нескольким адресатам, переправлять полученное письмо по другому адресу, использовать вместо адресов логические имена, создавать несколько подразделов почтового ящика для разного рода корреспонденции, включать в письма различные звуковые и графические файлы, а также двоичные файлы — программы.
Для пользования E-mail компьютер должен быть подключен к телефонной сети через модем. Подсоединенный к сети компьютер считается потенциальным отправителем и получателем пакетов. Каждый узел Интернета, посылая сообщение другому узлу, разбивает его на пакеты фиксированной длины, обычно размером 1500 байт. Каждый пакет снабжается адресом получателя и адресом отправителя. Подготовленные таким образом пакеты направляются по каналам связи к другим узлам.
При получении любого пакета узел анализирует адрес получателя и, если он совпадает с его собственным адресом, пакет принимается, в противном случае отправляется дальше. Полученные пакеты, относящиеся к одному и тому же сообщению, накапливаются. Как только все пакеты одного сообщения получены, они соединяются и доставляются получателю. Копии пакетов сохраняются на узлах – отправителях, пока не придёт ответ с узла – получателя об успешной доставке сообщения. Этим обеспечивается надёжность.
Для доставки письма адресату нужно знать только его адрес и координаты ближайшего почтового ящика. На пути к адресату письмо проходит несколько почтовых отделений (узлов).
Процесс поэтапного определения пути письма называется маршрутизацией (routing).
При использовании электронной почты каждому абоненту присваивается уникальный почтовый адрес, формат которого имеет вид:
<имя пользователя> @ < имя почтового сервера>.
Например: [email protected], где earth — имя пользователя, space.com — имя компьютера, @ — разделительный символ "эт коммерческое",который часто называют «собакой».
Электронная почта не требует одновременного присутствия обоих абонентов на разных концах линии. Сообщения, поступающие по e-mail, хранятся в специальном "почтовом" компьютере в выделенной для получателя области дисковой памяти (его "почтовом ящике"), откуда он может их выгрузить и прочитать с помощью специальной программы-клиента. Для отсылки сообщения нужно знать электронный адрес абонента. При качественной связи электронное письмо доходит в любую точку мира в течение нескольких минут.
Существует большое количество программ для работы с электронной почтой, позволяющие автоматизировать процесс пересылки писем. Сообщения создаются в автономном режиме, т.е. без подключения к почтовому серверу, что позволяет сэкономить время нахождения в сети, а отправка и получение сообщений происходит по желанию пользователя, в тот момент, когда он посчитает нужным. Программа сама отправит и получит письма.
Почтовые программы для персональных компьютеров используют разные протоколы для приема и отправки почты.
При отправке почты программа связывается с сервером исходящей почты, или SMTP-сервером, по протоколу SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) .
При приеме почты программа связывается с сервером входящей почты, или POP3-сервером по протоколу POP3 (Post Office Protocol 3). Это могут быть как разные компьютеры, так и один и тот же. Имена серверов предоставляет пользователям провайдер.
Более современный протокол IMAP позволяет, в частности, выборочно копировать пришедшие письма с почтового сервера на компьютер. Для использования этого протокола необходимо, чтобы он поддерживался как провайдером, так и почтовой программой.
Схема доставки сообщения.
Преимущества E-mail в сравнении с обычной почтой:
Оперативность
Надёжность
Дешевизна
Недостатки E-mail в сравнении с обычной почтой:
Получение невостребованной электронной почты (спам).
Опасность заражения вирусом.
Служба передачи файлов FTP.
Как известно, вся информация хранится в файлах. Файл может иметь различный объем и содержать абсолютно любую информацию. Именно поэтому в сети Internet за последние 15-20 лет скопилось огромное количество разнообразных файлов, доступ к архивам которым осуществляется с помощью службы передачи файлов FTP.
Служба передачи файлов FTP перемещает копии файлов с одного узла Интернет на другой в соответствии с протоколом FTP (File Transfer Protocol — "протокол передачи файлов"). При этом не имеет значения, где эти узлы расположены и как соединены между собой. Компьютеры, на которых есть файлы для общего пользования, называются FTP-серверами. Сам FTP и средства доступа по ftp появились гораздо раньше Web - браузеров и языка HTML. И это не удивительно, так как передача двоичных данных с компьютера на компьютер всегда была главнейшей задачей Интернета. В Интернет имеется более 10 Терабайт бесплатных файлов и программ. Любой пользователь может воспользоваться услугами службы FTP и с помощью анонимного доступа скопировать интересующие его файлы. Кроме программ в FTP-архивах можно найти стандарты Internet, пресс-релизы, книги по различным отраслям знаний (и особенно по компьютерной проблематике) и многое другое.
Для работы пользователя со службой FTP существует множество программ FTP-клиентов, например, CuteFTP, Far, Windows Commander. Как правило, эти программы являются также файловыми менеджерами, то есть позволяют просматривать как информацию на локальных дисках, так и точно также на удаленных и выполняют функции копирования информации с удаленного диска на локальный диск.
Доступ к файлам на серверах файловых архивов возможен как по протоколу HTTP, так и по протоколу FTP. Протокол FTP позволяет не только загружать файлы с удаленных серверов файловых архивов на локальный компьютер, но и, наоборот, производить передачу файлов с локального компьютера на удаленный Web-сервер, например, в процессе публикации Web-сайта.
Например, для загрузки с сервера файлового архива ftp.cuteftp.com компании GlobalScape файла cute4232.exe необходимо указать URL-адрес этого файла. При указании URL-адреса протокол FTP записывается следующим образом: ftp://.
В результате универсальный указатель ресурсов URL принимает вид:
ftp://ftp.cuteftp.com/pub/cuteftp/cute4232.exe
и состоит из трех частей:
ftp:// - протокол доступа;
ftp.cuteftp.com доменное имя сервера файлового архива;
pub/cuteftp/cute4232.exe - путь к файлу и имя файла.