Урок 24§4.1 Локальные и глобальные компьютерные сети

Компьюторные сети

«Компьютерные сети» является базо вым курсом (региональный вузовский компонент ) в системе непрерывной подготовки студентов филиала РГГУ в области применения компьютерной техники в профессиональной деятельности у правленцев и экономистов. Дисциплина реализуется кафедрой математических и естественнонаучных дисциплин филиала. Предмет курса — изучение способов передачи, кодирования и защиты информации с помощью аппаратного обеспечения и передающих сред коммуникацио нных сетей, а также технического и программного обеспечения персональных компьютеров. Программа курса «Компьютерные сети» также адаптирована в соответствии с учебным планом филиала для студентов 2 курса (3 семестр) специальности «Государственное и муниципа льное управление» очной формы обучения. Объем курса: 60 часов ( 20 часов – лекции, 40 часов – лабораторные занятия). Общая трудоемкость дисциплины – 120 часов. Для студентов 2 курса (4 семестр) специальности «Государственное и муниципальное управление» за очной формы обучения и студентов 1 курса (2 семестр) заочной формы обучения на базе высшего образования. Объем курса: 10 часов лабораторных работ. Общая трудоемкость дисциплины составляет 50 часов. Для студентов 2 курса (3 семестр) специальности «Государст венное и муниципальное управление» заочной сокращенной формы обучения». Объем курса: 14 часов (8 часов – лекции, 6 часов – лабораторные занятия). Общая трудоемкость дисциплины составляет 120 часов. Цель курса — познакомить студентов с базовыми элементами к омпьютерных сетей: основными понятиями, техническими средствами и сетевым программным обеспечением персональных компьютеров, основами проектирования и построения сетей, основами подготовки и передачи информации, современными сетевыми протоколами, основами маршрутизации и адресации в сетях, базовыми принципами защиты информации. Задачи курса: — выработать у студентов грамотное теоретическое представление о базовых элементах компьютерных сетей; — сформировать у студентов прочные навыки практического владения основами передачи информации. Особенностью курса является его теоретическая и практическая направленность. Используя современные сетевые технологии, студенты решают задачи, содержание которых связано с их будущей деятельностью в сфере экономики и управления. В результате изучения курса студент должен: – знать базовые понятия и теоретические основы проектирования и применения сетей, основы обеспечения информационной безопасности. – технически е средства компьютерных сетей, сетевое программное обеспечение современных персональных компьютеров, основы построения сетей, методы подготовки информации к передаче, протоколы информационного обмена, правила и методы установления сетевых соединений, базов ые сетевые службы; – уметь работать с современным сетевым программным обеспечением: клиентскими программами протокола передачи файлов, клиентскими программами удаленного администрирования, электронной почтой, вспомогательными программами сетевых служб; – в ладеть приемами и навыками передачи данных, а также техникой настройки сетевого программного обеспечения персональных компьютеров. Преподавание осуществляется в форме лекций и лабораторных занятий. Формы контроля: промежуточный контроль: прием лабораторн ых работ; итоговый контроль: выполнение контрольной работы; зачет в форме выполнения практических заданий на сетевом компьютере Основные разделы дисциплины: ПЕРЕДАЧА ДАННЫХ В СЕТЯХ ЛОКАЛЬНЫЕ СЕТИ ETHERNET СЕТЕВЫЕ ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ ПРОТОКОЛЫ СВЯЗИ ТЕРРИ ТОРИАЛЬНО РАСПРЕДЕЛЕННЫХ СЕТЕЙ ЭЛЕКТРОННАЯ ПОЧТА ОСНОВЫ АДМИНИСТРИРОВАНИЯ И СЕТЕВОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

По территориальной распространенности

• BAN (Body Area Network — нательная компьютерная сеть) — сеть надеваемых или имплантированых компьютерных устройств.
• PAN (Personal Area Network) — персональная сеть, предназначенная для взаимодействия различных устройств, принадлежащих одному владельцу.
• LAN (ЛВС, Local Area Network) — локальные сети, имеющие замкнутую инфраструктуру до выхода на поставщиков услуг. Термин «LAN» может описывать и маленькую офисную сеть, и сеть уровня большого завода, занимающего несколько сотен гектаров. Зарубежные источники дают даже близкую оценку — около шести миль (10 км) в радиусе. Локальные сети являются сетями закрытого типа, доступ к ним разрешён только ограниченному кругу пользователей, для которых работа в такой сети непосредственно связана с их профессиональной деятельностью.
• CAN (Campus Area Network) — кампусная сеть, объединяет локальные сети близко расположенных зданий.
• MAN (Metropolitan Area Network) — городские сети между учреждениями в пределах одного или нескольких городов, связывающие много локальных вычислительных сетей.
• WAN (Wide Area Network) — глобальная сеть, покрывающая большие географические регионы, включающие в себя как локальные сети, так и прочие телекоммуникационные сети и устройства. Пример WAN — сети с коммутацией пакетов (Frame relay), через которую могут «разговаривать» между собой различные компьютерные сети. Глобальные сети являются открытыми и ориентированы на обслуживание любых пользователей.
• Термин «корпоративная сеть» также используется в литературе для обозначения объединения нескольких сетей, каждая из которых может быть построена на различных технических, программных и информационных принципах.

Глобальная компьютерная сеть (англ. Wide Area Network , WAN) — компьютерная сеть, охватывающая большие территории и включающая в себя большое число компьютеров.

ГКС служат для объединения разрозненных сетей так, чтобы пользователи и компьютеры, где бы они ни находились, могли взаимодействовать со всеми остальными участниками глобальной сети.

Некоторые ГКС построены исключительно для частных организаций, другие являются средством коммуникации корпоративных ЛВС с сетью Интернет или посредством Интернет с удалёнными сетями, входящими в состав корпоративных. Чаще всего ГКС опирается на выделенные линии, на одном конце которых маршрутизатор подключается к ЛВС, а на другом коммутатор связывается с остальными частями ГКС. Основными используемыми протоколами являются TCP/IP, SONET/SDH, MPLS, ATM и Frame relay. Ранее был широко распространён протокол X.25, который может по праву считаться прародителем Frame relay.

ГКС связывает компьютеры, рассредоточенные на расстоянии сотен и тысяч километров. Часто используются уже существующие не очень качественные линии связи. Более низкие, чем в локальных сетях, скорости передачи данных (десятки килобит в секунду) ограничивают набор услуг передачей файлов, преимущественно не в оперативном, а в фоновом режиме, с использованием электронной почты. Для стойкой передачи дискретных данных применяются более сложные методы и оборудование, чем в локальных сетях.

Глобальные сети отличаются от локальных тем, что рассчитаны на неограниченное число абонентов и используют, как правило, не слишком качественные каналы связи и сравнительно низкую скорость передачи, а механизм управления обменом у них в принципе не может быть гарантированно скорым.

В глобальных сетях намного более важно не качество связи, а сам факт её существования. Правда, в настоящий момент уже нельзя провести четкий и однозначный предел между локальными и глобальными сетями. Большинство локальных сетей имеют выход в глобальную сеть, но характер переданной информации, принципы организации обмена, режимы доступа к ресурсам внутри локальной сети, как правило, сильно отличаются от тех, что приняты в глобальной сети. И, хотя все компьютеры локальной сети в данном случае включены также и в глобальную сеть, специфику локальной сети это не отменяет. Возможность выхода в глобальную сеть остается всего лишь одним из ресурсов, поделенным пользователями локальной сети.

По архитектуре

По типу сетевой топологии

По типу среды передачи

• Проводные (телефонный провод, коаксиальный кабель, витая пара, волоконно-оптический кабель) (передачей информации по радиоволнам в определенном частотном диапазоне)

По функциональному назначению

По скорости передачи

• низкоскоростные (до 10 Мбит/с),
• среднескоростные (до 100 Мбит/с),
• высокоскоростные (свыше 100 Мбит/с);

По сетевым операционным системам

• На основе Windows
• На основе UNIX
• На основе NetWare
• На основе Cisco

По необходимости поддержания постоянного соединения

• Пакетная сеть, например, Фидонет и UUCP
• Онлайновая сеть, например, Интернет и GSM

Уровни

Передача данных

связь
PSTN
и коммутируемый доступ
• Ближнего радиуса действия

1.2. Что такое локальная компьютерная сеть



Локальная компьютерная сеть объединяет компьютеры, установленные в одном помещении (например, школьный компьютерный класс) или в одном здании (например, в локальную сеть могут быть объединены все компьютеры, находящиеся в здании школы). Локальная сеть позволяет пользователям получить совместный доступ к ресурсам компьютеров, а также к периферийным устройствам (принтерам, сканерам, дискам, модемам и др.), подключённым к сети.

Локальные сети бывают одноранговыми и с выделенным сервером.

В небольших локальных сетях все компьютеры равноправны, т. е. каждый из них может использовать ресурсы другого. Пользователи самостоятельно решают, какие ресурсы своего компьютера (файлы, папки, диски) сделать доступными для всей сети. Такие сети называются одноранговыми.

В сетях с большим количеством пользователей нежелательно, чтобы все они имели доступ ко всем компьютерам сети. При объединении более 10 компьютеров целесообразно выделять наиболее мощный компьютер — сервер (англ. server — обслуживающий). На жёстком диске сервера размещают файлы (данные и программы), к которым получают доступ другие компьютеры сети — клиенты. Кроме того, всем пользователям сети может быть доступно периферийное оборудование, подключённое к серверу (например, принтер или сканер).

Каждый компьютер, подключаемый к локальной сети, должен иметь специальную плату — сетевой адаптер. Её функция — передача и приём сигналов, распространяемых по каналам связи.

Соединение компьютеров (их сетевых плат) в локальную сеть осуществляется с помощью различных типов кабелей (витая пара, оптическое волокно — рис. 4.1) или по беспроводным каналам (типа Wi-Fi).



Рис. 4.1. Кабели:
витая пара и оптоволокно

Витая пара представляет собой два изолированных медных провода, скрученных один относительно другого. Такое скручивание проводов снижает влияние помех на сигналы, передаваемые по этому кабелю. Соединение «витая пара» представляет собой несколько витых пар (2 или 4), покрытых пластиковой оболочкой. Скорость передачи данных — от 10 Мбит/с до 1000 Мбит/с.

Оптоволоконный кабель передаёт свет по стеклянному волокну. Такой тип соединения обеспечивает очень высокую скорость передачи, протяжённость канала составляет сотни и тысячи километров, и он абсолютно не подвержен электромагнитным помехам. Скорость передачи данных — от 100 Мбит/с до 10 Гбит/с.

Беспроводное соединение Wi-Fi обеспечивает скорость передачи данных до 300 Мбит/с.

3. Функции и характеристики сетевых операционных систем (ОС).

Различают ОС со встроенными сетевыми функциями и оболочки над локальными ОС. По другому признаку классификации различают сетевые ОС одноранговые и функционально несимметричные (для систем “клиент/сервер”).

Основные функции сетевой ОС:

1. управление каталогами и файлами;
2. управление ресурсами;
3. коммуникационные функции;
4. защита от несанкционированного доступа;
5. обеспечение отказоустойчивости;
6. управление сетью.

Управление каталогами и файлами в сетях заключается в обеспечении доступа к данным, физически расположенным в других узлах сети. Управление осуществляется с по-мощью специальной сетевой файловой системы. Файловая система позволяет обращаться к файлам путем применения привычных для локальной работы языковых средств. При обмене файлами должен быть обеспечен необходимый уровень конфиденциальности обмена (секретности данных).

Управление ресурсами включает обслуживание запросов на предоставление ресурсов, доступных по сети.

Коммуникационные функции обеспечивают адресацию, буферизацию, выбор на-правления для движения данных в разветвленной сети (маршрутизацию), управление потоками данных и др. Защита от несанкционированного доступа — важная функция, способствующая поддержанию целостности данных и их конфиденциальности. Средства защиты могут раз-решать доступ к определенным данным только с некоторых терминалов, в оговоренное время, определенное число раз и т.п. У каждого пользователя в корпоративной сети могут быть свои права доступа с ограничением совокупности доступных директорий или списка возможных действий, например, может быть запрещено изменение содержимого некоторых файлов.

Отказоустойчивость характеризуется сохранением работоспособности системы при воздействии дестабилизирующих факторов. Отказоустойчивость обеспечивается применением для серверов автономных источников питания, отображением или дублированием информации в дисковых накопителях. Под отображением обычно понимают наличие в системе двух копий данных с их расположением на разных дисках, но подключенных к одному контроллеру. Дублирование отличается тем, что для каждого из дисков с копиями используются разные контроллеры. Очевидно, что дублирование более надежно. Дальнейшее повышение отказоустойчивости связано с дублированием серверов, что однако требует дополнительных затрат на приобретение оборудования.

Управление сетью связано с применением соответствующих протоколов управления. Программное обеспечение управления сетью обычно состоит из менеджеров и агентов. Менеджером называется программа, вырабатывающая сетевые команды. Агенты представляют собой программы, расположенные в различных узлах сети. Они выполняют команды менеджеров, следят за состоянием узлов, собирают информацию о параметрах их функционирования, сигнализируют о происходящих событиях, фиксируют аномалии, следят за трафиком, осуществляют защиту от вирусов. Агенты с достаточной степенью интеллектуальности могут участвовать в восстановлении информации после сбоев, в корректировке параметров управления и т.п.

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.

Sign up for more like this.



Чтобы посмотреть список доступных MAN страниц для команды Linux, или по ключевому слову, или даже по нескольким буквам используем apropos $ apropos crontabвывод anacrontab (5) — configuration file for anacron crontab (1) — maintain crontab files for individual users (Vixie Cron) crontab (5) — tables for driving cron Разделы MAN сгруппированы



Основные сетевые протоколы

Простое подключение одного компьютера к другому — шаг, необходимый для создания сети, но не достаточный. Чтобы начать передавать информацию, нужно убедиться, что компьютеры «понимают» друг друга. Как же компьютеры «общаются» по сети? Чтобы обеспечить эту возможность, были разработаны специальные средства, получившие название «протоколы». Протокол — это совокупность правил, в соответствии с которыми происходит передача информации через сеть. Понятие протокола применимо не только к компьютерной индустрии. Даже те, кто никогда не имел дела с Интернетом, скорее всего работали в повседневной жизни с какими-либо устройствами, функционирование которых основано на использовании протоколов. Так, обычная телефонная сеть общего пользования тоже имеет свой протокол, который позволяет аппаратам, например, устанавливать факт снятия трубки на другом конце линии или распознавать сигнал о разъединении и даже номер звонящего.

Исходя из этой естественной необходимости, миру компьютеров потребовался единый язык (то есть протокол), который был бы понятен каждому из них.

Сетевой протокол — это набор правил и стандартов, по которым происходит обмен данными в компьютерной сети.

Наиболее распространённой системой классификации сетевых протоколов является так называемая модель OSI, в соответствии с которой протоколы делятся на 7 уровней по своему назначению — от физического (формирование и распознавание электрических или других сигналов) до прикладного (интерфейс программирования приложений для передачи информации приложениями).
Сетевые протоколы предписывают правила работы компьютерам, которые подключены к сети. Они строятся по многоуровневому принципу. Протокол некоторого уровня определяет одно из технических правил связи. В настоящее время для сетевых протоколов используется модель OSI (Open System Interconnection — взаимодействие открытых систем, ВОС).
Модель OSI — это 7-уровневая логическая модель работы сети. Модель OSI реализуется группой протоколов и правил связи, организованных в несколько уровней:
В компьютерной сети существует 7 уровней взаимодействия между компьютерами:
1) физический;
2) логический (или канальный);
3) сетевой;
4) транспортный;
5) уровень сеансов связи;
6) представительский;
7) прикладной уровень.
1. Физический уровень (Physical Layer) определяет электрические, механические, процедурные и функциональные спецификации и обеспечивает для канального уровня установление, поддержание и разрыв физического соединения между двумя компьютерными системами, непосредственно связанными между собой с помощью передающей среды, например, аналогового телефонного канала, радиоканала или оптоволоконного канала.
2. Канальный уровень (Data Link Layer) управляет передачей данных по каналу связи. Основными функциями этого уровня являются разбиение передаваемых данных на порции, называемые кадрами, выделение данных из потока бит, передаваемых на физическом уровне, для обработки на сетевом уровне, обнаружение ошибок передачи и восстановление неправильно переданных данных.
3. Сетевой уровень (Network Layer) обеспечивает связь между двумя компьютерными системами сети, обменивающихся между собой информацией. Другой функцией сетевого уровня является маршрутизация данных (называемых на этом уровне пакетами) в сети и между сетями (межсетевой протокол).
4. Транспортный уровень (Transport Layer) обеспечивает надежную передачу (транспортировку) данных между компьютерными системами сети для вышележащих уровней. Для этого используются механизмы для установки, поддержки и разрыва виртуальных каналов (аналога выделенных телефонных каналов), определения и исправления ошибок при передаче, управления потоком данных (с целью предотвращения переполнения или потерь данных).
5. Сеансовый уровень (Session Layer) обеспечивает установление, поддержание и окончание сеанса связи для уровня представлений, а также возобновление аварийно прерванного сеанса.
6. Уровень представления данных (Presentation Layer) обеспечивает преобразование данных из представления, используемого в прикладной программе одной компьютерной системы в представление, используемое в другой компьютерной системе. В функции уровня представлений входит также преобразование кодов данных, их шифровка/расшифровка, а также сжатие передаваемых данных.
7. Прикладной уровень (Application Level) отличается от других уровней модели тем, что он обеспечивает услуги для прикладных задач. Этот уровень определяет доступность прикладных задач и ресурсов для связи, синхронизирует взаимодействующие прикладные задачи, устанавливает соглашения по процедурам восстановления при ошибках и управления целостностью данных. Важными функциями прикладного уровня является управление сетью, а также выполнение наиболее распространенных системных прикладных задач: электронной почты, обмена файлами и других.
Поскольку каждый из уровней модели ISO/OSI обладает своими особенностями, реализация всех этих особенностей невозможна в рамках одного протокола.

Основные протоколы используемые в работе Интернет:

Краткое описание протоколов

TCP/IP

Самый распространенный протокол транспортного уровня и в локальных, и в глобальных сетях, разработанный Министерством обороны США более 20 лет назад.
TCP/IP является не одним протоколом, а целым набором протоколов, работающих совместно. Он состоит из двух уровней. Протокол верхнего уровня, TCP, отвечает за правильность преобразования сообщений в пакеты информации, из которых на приемной стороне собирается исходное послание. Протокол нижнего уровня, IP, отвечает за правильность доставки сообщений по указанному адресу. Иногда пакеты одного сообщения могут доставляться разными путями.
Стандарты TCP/IP являются открытыми и непрерывно совершенствуются.

Рис.11 — Принцип работы протокола TCP/IP

POP (Post Office Protocol)

Стандартный протокол почтового соединения. Серверы POP обрабатывают входящую почту, а протокол POP предназначен для обработки запросов на получение почты от клиентских почтовых программ.

SMTP (Simple Mail Transfer Protocol)

Протокол, который задает набор правил для передачи почты. Сервер SMTP возвращает либо подтверждение о приеме, либо сообщение об ошибке, либо запрашивает дополнительную информацию.

HTTP

Протокол HTTP (Hypertext Transfer Protocol — Протокол передачи гипертекста) является протоколом более высокого уровня по отношению к протоколу TCP/IP — протоколом уровня приложения. HTTP был разработан для эффективной передачи по Интернету Web-страниц. Именно благодаря HTTP мы имеем возможность созерцать страницы Сети во всем великолепии. Протокол HTTP является основой системы World Wide Web.

Вы отдаете команды HTTP, используя интерфейс броузера, который является HTTP-клиентом. При щелчке мышью на ссылке броузер запрашивает у Web-сервера данные того ресурса, на который указывает ссылка — например, очередной Web-страницы.

Чтобы текст, составляющий содержимое Web-страниц, отображался на них определенным образом — в соответствии с замыслом создателя страницы — он размечается с помощью особых текстовых меток — тегов языка разметки гипертекста (HyperText Markup Language, HTML).

Адреса ресурсов Интернета, к которым вы обращаетесь по протоколу HTTP, выглядит примерно следующим образом: http://www.tut.by

FTP

Протокол FTP (File Transfer Protocol — Протокол передачи файлов) специально разработан для передачи файлов по Интернету. Позже мы поговорим о нем подробно. Сейчас скажем лишь о том, что адрес FTP-ресурса в Интернете выглядит следующим образом: ftp://ftp.netscape.com

TELNET

С помощью этого протокола вы можете подключиться к удаленному компьютеру как пользователь (если наделены соответствующими правами, то есть знаете имя пользователя и пароль) и производить действия над его файлами и приложениями точно так же, как если бы работали на своем компьютере.

Telnet является протоколом эмуляции терминала. Работа с ним ведется из командной строки. Если вам нужно воспользоваться услугами этого протокола, не стоит рыскать по дебрям Интернета в поисках подходящей программы. Telnet-клиент поставляется, например, в комплекте Windows 98.

Чтобы дать команду клиенту Telnet соединиться с удаленным компьютером, подключитесь к Интернету, выберите в меню Пуск (Start) команду Выполнить (Run) и наберите в строке ввода, например, следующее: telnet lib.ru

(Вместо lib.ru вы, разумеется, можете ввести другой адрес.) После этого запустится программа Telnet, и начнется сеанс связи.

WAIS

WAIS расшифровывается как Wide-Area Information Servers. Этот протокол был разработан для поиска информации в базах данных. Информационная система WAIS представляет собой систему распределенных баз данных, где отдельные базы данных хранятся на разных серверах. Сведения об их содержании и расположении хранятся в специальной базе данных — каталоге серверов. Просмотр информационных ресурсов осуществляется с помощью программы — клиента WAIS.

Поиск информации ведется по ключевым словам, которые задает пользователь. Эти слова вводятся для определенной базы данных, и система находит все соответствующие им фрагменты текста на всех серверах, где располагаются данные этой базы. Результат представляется в виде списка ссылок на документы с указанием того, насколько часто встречается в данном документе искомое слово и все искомые слова в совокупности.

Даже в наши дни, когда систему WAIS можно считать морально устаревшей, специалисты во многих областях при проведении научных исследований тем не менее обращаются к ней в поисках специфической информации, которую не могут найти традиционными средствами.

Адрес ресурса WAIS в Интернете выглядит примерно так: wais://site.edu

Gorpher

Протокол Gopher — протокол уровня приложения, разработанный в 1991 году. До повсеместного распространения гипертекстовой системы World Wide Web Gopher использовался для извлечения информации (в основном текстовой) из иерархической файловой структуры. Gopher был провозвестником WWW, позволявшим с помощью меню передвигаться от одной страницы к другой, постепенно сужая круг отображаемой информации. Программы-клиенты Gopher имели текстовый интерфейс. Однако пункты меню Gopher могли указывать и не только на текстовые файлы, но также, например, на telnet-соединения или базы данных WAIS.

Gopher переводится как «суслик», что отражает славное университетское прошлое разработчиков этой системы. Студенческие спортивные команды Университета Миннесоты носили название Golden Gophers («Золотые суслики»).

Сейчас ресурсы Gopher можно просматривать с помощью обычного Web-броузера, так как современные броузеры поддерживают этот протокол.

Адреса информационных ресурсов Gopher имеют примерно следующий вид: gopher://gopher.tc.umn.edu

WAP

WAP (Wireless Application Protocol) был разработан в 1997 году группой компаний Ericsson, Motorola, Nokia и Phone.com (бывшей Unwired Planet) для того, чтобы предоставить доступ к службам Интернета пользователям беспроводных устройств — таких, как мобильные телефоны, пейджеры, электронные органайзеры и др., использующих различные стандарты связи.

К примеру, если ваш мобильный телефон поддерживает протокол WAP, то, набрав на его клавиатуре адрес нужной Web-страницы, вы можете увидеть ее (в упрощенном виде) прямо на дисплее телефона. В настоящее время подавляющее большинство производителей устройств уже перешли к выпуску моделей с поддержкой WAP, который также продолжает совершенствоваться.