10. Организация глобальных сетей

Учитель информатики

Информатика. 9 класса. Босова Л.Л. Оглавление

§ 4.1. Локальные и глобальные компьютерные сети

Ключевые слова:

• сообщение
• канал связи
• компьютерная сеть
• скорость передачи информации
• локальная сеть
• глобальная сеть

Аппаратные средства Интернета

Основными составляющими любой глобальной сети являются компьютерные узлы и каналы связи.

Здесь можно провести аналогию с телефонной сетью: узлами телефонной сети являются АТС — автоматические телефонные станции, которые между собой объединены линиями связи и образуют городскую телефонную сеть. Телефон каждого абонента подключается к определенной АТС.

К узлам компьютерной сети подключаются персональные компьютеры пользователей подобно тому, как с телефонными станциями соединяются телефоны абонентов. Причем в роли абонента компьютерной сети может выступать как отдельный человек через свой ПК, так и целая организация через свою локальную сеть. В последнем случае к узлу подключается сервер локальной сети.

Организация, предоставляющая услуги обмена данными с сетевой средой, называется провайдером сетевых услуг. Английское слово provider обозначает «поставщик», «снабженец». Пользователь заключает договор с провайдером на подключение к его узлу и в дальнейшем оплачивает ему предоставляемые услуги (подобно тому, как мы оплачиваем услуги телефонной сети).

Узел содержит один или несколько мощных компьютеров, которые находятся в состоянии постоянного подключения к сети. Информационные услуги обеспечиваются работой программ-серверов, установленных на узловых компьютерах.

Каждый узловой компьютер имеет свой постоянный адрес в Интернете; он называется IР-адресом.

IP-адрес состоит из четырех десятичных чисел, каждое в диапазоне от О до 255, которые записываются через точку. Например:

Такие же IP-адреса получают и компьютеры пользователей Сети, но они действуют лишь во время подключения пользователя к сети, т. е. изменяются в каждом новом сеансе связи, в то время как адреса узловых компьютеров остаются неизменными.

Наряду с цифровыми IP-адресами в Интернете действует система символьных адресов, более удобная и понятная для пользователей. Она называется доменной системой имен (DNS — Domain Name System).

Например, IP-адресу 87.242.99.97 сервера методической службы издательства «БИНОМ. Лаборатория знаний» соответствует доменное имя metodist.Lbz.ru. Данное имя состоит из трех доменов, разделенных точками.

Система доменных имен построена по иерархическому принципу. Первый справа домен (его еще называют суффиксом) — домен верхнего уровня, следующий за ним — домен второго уровня и т. д. Последний (первый слева) — имя компьютера. Домены верхнего уровня бывают географическими (двухбуквенными) или административными (трехбуквенными). Например, российской зоне Интернета принадлежит географический домен ru. Еще примеры: uk — домен Великобритании; са — домен Канады; de — домен Германии; jp — домен Японии. Административные домены верхнего уровня чаще всего относятся к американской зоне Интернета: gov — правительственная сеть США; mil — военная сеть; edu — образовательная сеть; сот — коммерческая сеть.

Среди узлов Интернета есть своя иерархия. Например, некоторый узел в Самаре имеет соединение с узлом в Москве, который, в свою очередь, связан с рядом узлов европейской опорной сети. Последние имеют связь с узлами США, Японии и др. И всё-таки структура Интернета — это не дерево, а именно сеть. Как правило, каждый узел имеет связь не с одним, а с множеством других узлов. Поэтому маршруты, по которым поступает информация на некоторый узел, могут быть самыми разными. Этим обеспечивается устойчивость работы Сети: при выходе из строя одного узла информационные потоки к другим узлам не прерываются. Они лишь могут изменить свои маршруты.

Общие принципы построения сетей

Со временем основной целью компьютерных развития сетей (помимо передачи информации) стала цель распределенного использования информационных ресурсов:

1. Периферийных устройств: принтеры, сканеры и т. д.
2. Данных хранящихся в оперативной памяти устройств.
3. Вычислительных мощностей.

Достичь эту цель помогали сетевые интерфейсы. Сетевые интерфейсы это определенная логическая и/или физическая граница между взаимодействующими независимыми объектами.

Сетевые интерфейсы разделяются на:

• Физические интерфейсы (порты).
• Логические интерфейсы (протоколы).

Из определения обычно ничего не ясно. Порт и порт, а что порт?

Начнем с того что порт это цифра. Например 21, 25, 80.

Это число записывается в заголовках протоколов транспортного уровня (об этом ниже). Порт указывает для какой программы предназначен тот или иной пакет (грубо говоря та или иная информация). Например, http-сервер работает через порт 80. Когда вы открываете браузер, вы отправляете запрос на веб-сервер через 80 порт и сервер понимает что это http запрос и вам нужен сервер который передаст вам страницу в формате html (ответ сервера).

Протокол

Протокол, например TCP/IP это адрес узла (компьютера) с указанием порта и передаваемых данных. Например что бы передать информацию по протоколу TCP/IP нужно указать следующие данные:

Адрес отправителя (Source address):
IP: 82.146.49.11
Port: 2049
Адрес получателя (Destination address):
IP: 195.34.32.111
Port: 53
Данные пакета:
…
Благодаря этим данным информация будет передана на нужный узел.

Глобальные компьютерные сети

Сети, соединяющие компьютерные сети и отдельные компьютеры, размещенные в разных городах и странах, частях света, называют глобальными (WAN). В глобальных сетях часто используются существующие линии связи, например телефонные, телеграфные, сотовые линии.

Наиболее известной глобальной сетью является Интернет. Интернет также называют сетью сетей. Существуют еще и другие глобальные сети. Например, сети банковских систем, сети авиакомпаний, научных организаций.

Интернет — всемирная система взаимосвязанных компьютерных сетей. Интернет состоит из большого количества локальных и глобальных сетей, связанных между собой с использованием различных проводных и беспроводных технологий. Интернет составляет физическую основу для размещения огромного количества информационных ресурсов и услуг, например www и электронная почта.

Коммутация пакетов

Коммутация пакетов — это особый способ коммутации узлов сети, который специально создавался для наилучшей передачи компьютерного трафика (пульсирующего трафика). Опыты по разработке самых первых компьютерных сетей, в основе которых лежала техника коммутации каналов, показали, что этот вид коммутации не предоставляет возможности получить высокую пропускную способность вычислительной сети. Причина крылась в пульсирующем характере трафика, который генерируют типичные сетевые приложения.

При коммутации пакетов все передаваемые пользователем сети сообщения разбиваются в исходном узле на сравнительно небольшие части, называемые пакетами. Необходимо уточнить, что сообщением называется логически завершенная порция данных — запрос на передачу файла, ответ на этот запрос, содержащий весь файл, и т. п. Сообщения могут иметь произвольную длину, от нескольких байт до многих мегабайт. Напротив, пакеты обычно тоже могут иметь переменную длину, но в узких пределах, например от 46 до 1500 байт (EtherNet). Каждый пакет снабжается заголовком, в котором указывается адресная информация, необходимая для доставки пакета узлу назначения, а также номер пакета, который будет использоваться узлом назначения для сборки сообщения.

Коммутаторы пакетной сети отличаются от коммутаторов каналов тем, что они имеют внутреннюю буферную память для временного хранения пакетов, если выходной порт коммутатора в момент принятия пакета занят передачей другого пакета.

Базовый уровень (Core Layer)

Является ядром сети. Единственное, что он должен выполнять — молниеносно перенаправлять пакеты из одного сегмента в другой. Базовый уровень отвечает только за скоростную коммутацию трафика, он не отвечает за маршрутизацию. Исходя из этого, базовый уровень нужно обеспечить высокой степенью отказоустойчивости и надежности. Обычно дублируют устройства, работающие на базовом уровне. Рассмотрим, к примеру Cisco WS-C6503-E.

• Высокая скорость передачи данных очень важна на этом уровне. Один из способов достижения высокой скорости передачи — распределение нагрузки, когда трафик может проходить через различные сетевые соединения.
• При проектировании нужно учитывать рост сети. При этом базовый уровень не должен реструктуироваться (расширяться). Если на базовом уровне возникают проблемы с производительностью, лучше выбрать модернизацию, а не расширение.
• Низкий период ожидания при передаче пакетов. Устройства уровня ядра обычно используют электронные схемы, характеризующиеся высокой скоростью передачи и низким временем задержки при передаче. Так же при передаче данных не соблюдается выполнение различного рода политик. Трафик должен передаваться молниеносно.

• Обеспечьте высокую надежность. Рекомендуется применять технологии канального уровня для обеспечения скорости и избыточности (например, использовать FDDI, Fast Ethernet с избыточными связями или ATM).
• На базовом уровне необходима минимальная задержка.
• Защита от НСД. При выходе из строя устройств уровня ядра.

Пятый уровень, сеансовый (session layer, L5)

Пятый уровень оперирует чистыми данными; помимо пятого, чистые данные используются также на шестом и седьмом уровне. Сеансовый уровень отвечает за поддержку сеанса или сессии связи. Пятый уровень оказывает услугу следующему: управляет взаимодействием между приложениями, открывает возможности синхронизации задач, завершения сеанса, обмена информации.

Службы сеансового уровня зачастую применяются в средах приложений, требующих удаленного вызова процедур, т.е. чтобы запрашивать выполнение действий на удаленных компьютерах или независимых системах на одном устройстве (при наличии нескольких ОС).

Примером работы пятого уровня может служить видеозвонок по сети. Во время видеосвязи необходимо, чтобы два потока данных (аудио и видео) шли синхронно. Когда к разговору двоих человек прибавится третий — получится уже конференция. Задача пятого уровня — сделать так, чтобы собеседники могли понять, кто сейчас говорит.

Создаём локальную сеть

Для создания небольшой локальной сети вам потребуются:

• два и более устройств, которые вы хотите соединить между собой;
• кабель (витая пара);
• роутер (если вы хотите соединить более двух устройств).

Для начала убедимся, что все компьютеры состоят в одной рабочей группе. Для этого откройте «Панель управления» — «Система и безопасность» — «Система». Вы увидите информацию о компьютере, где также будет указана рабочая группа. По умолчанию во всех версиях Windows это WORKGROUP. Если же вы меняли этот параметр, то выберите общую для локальной сети рабочую группу.

Если названия рабочих групп не совпадают, то компьютеры друг друга не увидят — исправьте рабочую группу, нажав «Изменить параметры»

Если у вас два устройства, вы можете просто соединить их между собой кабелем. На этом настройка будет завершена — вы сможете видеть другой компьютер в «Проводнике», получать доступ к расшаренным папкам.

Если у вас более двух устройств, то подключать лучше через роутер (то есть по звёздной топологии). Соедините каждый компьютер с маршрутизатором любым удобным способом — можно с помощью кабеля, а можно через Wi-Fi. Теперь любой компьютер сети будет видеть остальные подключённые элементы.

Видео: как сделать небольшую локальную сеть

С помощью локальной сети можно настроить удобное использование устройств в доме или офисе. Ознакомившись с базовыми понятиями, терминами и принципом работы, вы сможете настроить собственную небольшую локалку под свои нужды.