Компьютерная сеть – это объединение компьютеров, линий связи между ними и программ, обеспечивающих обмен информацией. При физическом соединении двух или более компьютеров образуется компьютерная сеть. Для создания сетей необходимо сетевое оборудование и сетевые программные средства. Простейшее соединение двух компьютеров для обмена данными называется прямым соединением. Все компьютерные сети имеют одно назначение – обеспечение совместного доступа к общим ресурсам. Ресурсы могут быть аппаратные, программные, информационные.
В зависимости от удаленности компьютеров, объединенных в сеть, в качестве линий связи могут использоваться кабели, телефонные линии, радиосвязь, в том числе через спутники, а также оптоволоконные линии, в которых информация передается с помощью света. Для подсоединения линий связи к компьютерам применяются специальные электронные устройства – сетевые платы, сетевые адаптеры, модемы и т.д. Назначение этих устройств состоит в преобразовании информации, поступающей от компьютера, в электрический, радио- или световой сигнал для передачи по линии связи и обратно. Все линии связи различаются по скорости передачи информации; самые медленные – это телефонные линии, они и самые дешевые. Так как при наборе телефонного номера для установки связи двух абонентов на автоматической телефонной станции происходит переключение, или, другими словами, коммутация, то телефонные линии часто называют коммутируемыми. С помощью коммутируемых линий связь устанавливается только на время, необходимое для передачи информации. В отличие от коммутируемых линий, так называемые выделенные линии связывают компьютеры постоянно, круглый год, 24 ч в сутки. Выделенные линии могут быть созданы с помощью кабелей или радиосвязи и позволяют обмениваться информацией с огромными скоростями.
Компьютерные сети бывают локальными и распределенными. Локальной называется компьютерная сеть, объединяющая компьютеры, расположенные в одном или в соседних зданиях. Если же соединенные компьютеры находятся в разных частях города, в разных городах и странах, то такие сети называются распределенными.
В Интернете используются два основных понятия: “адрес” и “протокол”. Свой уникальный адрес имеет каждый компьютер, подключенный к Интернету. В любой момент времени все компьютеры, подключенные к Интернету, имеют разные адреса.
В общем случае протокол – это правила взаимодействия. Сетевой протокол предписывает правила работы компьютерам, которые подключены к сети. Стандартные протоколы заставляют разные компьютеры “говорить на одном языке”, что дает возможность подключения к Интернету разнотипных компьютеров, работающих под управлением различных операционных систем.
В Интернете имеется несколько уровней протоколов, которые взаимодействуют друг с другом. На нижнем уровне используются два основных протокола: IP – Internet Protocol (Интернет-протокол) и TCP – Transmission Control Protocol (Протокол управления передачей).
Протокол TCP определяет порядок разделения данных на дискретные пакеты и контролирует передачу (доставку) и целостность передаваемых данных. Протокол IP описывает формат пакета данных, передаваемых в сети, а также порядок присвоения и поддержки адресов абонентов сети. Так как эти два протокола тесно взаимосвязаны, то часто их объединяют и считают, что базовым протоколом является интеграция протоколов TCP/IP.
Рассмотрим основные протоколы Интернета. Сервис FTP – File Transfer Protocol (Протокол передачи файлов) – позволяет получать и передавать файлы. Протокол HTTP – Hyper Text Transfer Protocol (Протокол передачи гипертекста) – осуществляет работу с гипертекстовыми документами. Протокол SMTP – Simple Mail Transfer Protocol (Простой протокол пересылки почты) используется службой электронной почты для пересылки исходящих почтовых отправлений. Протокол РОРЗ – Post Office Protocol (Протокол почтового офиса) – применяется службой электронной почты для доставки входящих почтовых отправлений. Протокол NNTP – Network News Transfer Protocol (Сетевой протокол передачи новостей) – используется службой телеконференций для пересылки сообщений между подписчиками.
В Интернете каждый узловой компьютер имеет два адреса: сетевой (IP-адрес) и символьный (DNS-имя). DNS (Domain Name System) – доменная система имен. Адрес компьютеру назначается провайдером или администратором локальной сети.
IP-адрес состоит из четырех чисел, каждое в диапазоне от О до 255 (например, 193.125.5.38 означает: сеть 193, подсеть 125, подсеть 5, компьютер 38). IP-адреса, начинающиеся с цифр 192.168 или 10, используются для адресации во внутренних сетях и не обрабатываются во внешнем пространстве. IP-адрес, начинающийся с цифры 127, используют для тестирования внутри одного компьютера.
Domen Name Service – распределенная на узлах Интернет база данных, в которой представлено соответствие физических (ТР) и символических (DNS) адресов. При вводе доменного имени в адресную строку браузера служба DNS начинает искать в этой базе данных соответствие IP-адреса введенному DNS-имени, если соответствие найдено, то начинается процесс подключения к этому узлу.
Адресное пространство WWW разбито на отдельные области – домены. Каждый домен может содержать домены более низкого уровня (записываются левее). С правого края имени стоит домен первого уровня (TLD – Top-Level Domains) – обозначение страны (Россия – ru, США – us, Германия – de и т.д.) или сферы деятельности (образование – edu, правительство – gov, сетевые компании – net, армия – mil, коммерция – com, некоммерческие организации – org). Ожидается добавление новых TLD-доменов: name, info, aero, coop, biz, museum, pro.
Доменом второго уровня может быть название компьютера, организации (miee, mtu) или сайта (matrix, travel).
Доменом третьего уровня может быть название сервиса (www, mailto, smtp, pop, ftp) или сайта (nata, zzcows). Примеры: www.check.ru, www.travel.ru, ftp.miee.m, zzcows.by.ru, nata.obninsk. ru/cats.
World Wide Web (Всемирная паутина) – это совокупность веб-серверов – узлов Паутины. На веб-серверах хранятся сайты (информационные узлы), состоящие из веб-страниц. Информация в WWW передается по протоколу HTTP (Hypertext Transfer Protocol – протокол передачи гипертекста). HTTP содержит данные о способе связывания компьютера пользователя с сервером Интернета.
Веб-сервер (Web-server) – это компьютер с серверным программным обеспечением. На веб-сервер записываются сайты и все необходимые программы, обеспечивающие их работу. Виды веб-серверов: информационный (www.gazeta.ra), поисковый (google.ru), каталог (list.ru), почтовый (mail.ru), электронный магазин (www.ozon.ru), корпоративный (www.rbc.ra), развлекательный (www.game.ru).
Веб-сайт (Site) – это информационный узел (раздел Всемирной паутины, принадлежащий одному автору или организации). Сайт состоит из нескольких веб-страниц, связанных гипертекстовыми ссылками. Ссылка (Link) – это фраза или картинка, в которой закодирован адрес другой страницы. На веб-сервере сайт хранится в виде папки с ограниченными правами доступа, т.е. доступ к папке имеют только администратор сервера и владелец сайта. Пример: www.museum.ru/M320 – сайт М32 зарегистрирован на сервере museum.ru.
Примеры веб-сайтов с собственными доменными именами:
www.pora.ra – сайт рога зарегистрирован как домен второго уровня;
natura.spb.ru – сайт natura зарегистрирован как домен третьего уровня на сервере www.spb.ra.
Веб-страница (Web-page) – это текстовый файл с информацией и ссылками на другие объекты (другие страницы, рисунки, звуковые и видеофайлы) и скрипты – небольшие программы. Информация в файле кодируется на языке HTML (Hypertext Markup Language – язык разметки гипертекста). При загрузке веб-страницы HTML-код интерпретируется браузером, а результат отображается на экране в окне браузера. Каждая веб-страница имеет свой адрес в системе URL (Uniform Resource Locator – унифицированный указатель ресурса, т.е. полный адрес страницы в Паутине). Например, фотогалерея ЦКО находится по адресу http://cko.miet.ra/about/a_foto.html; здесь http – протокол передачи данных, cko.miet.ru – веб-сайт, about – раздел сайта, a_foto.html – страница с фотографиями. Если главная страница сайта (Home Page) имеет название index.html, то в адресной строке браузера вместо, например, www.pora.ru/index.html можно вводить сокращенный адрес: www.pora.ru.
Основными задачами, решаемыми при создании компьютерных сетей, является обеспечение совместимости оборудования по электрическим и механическим характеристикам и обеспечение совместимости информационного обеспечения (программ и данных) по системе кодирования и формату данных. Решение этих задач относится к области стандартизации и основано на так называемой модели OSI (Model of Open System Interconnection – модель взаимодействия открытых систем). Она создана на основе технических предложений Международного института стандартов ISO (Internationa! Standards Organization).
Согласно модели ISO/OSI архитектуру компьютерных сетей следует рассматривать на разных уровнях. Различают семь уровней архитектуры Интернета:
1. Прикладной. Пользователь создает сообщение, документ, письмо.
2. Представления. Операционная система фиксирует, где находятся данные: в оперативной памяти, в файле на жестком диске, и обеспечивает взаимодействие со следующим уровнем.
3. Сеансовый. Протоколы этого уровня проверяют права пользователя.
4. Транспортный. Документ преобразуется в форму, необходимую для передачи данных в сети.
5. Сетевой. Определяет маршрут движения данных в сети.
6. Соединения. Для модуляции сигналов, циркулирующих на физическом уровне в соответствии с данными, полученными с сетевого уровня.
7. Физический. Происходит реальная передача данных в виде битов – самых элементарных единиц представления данных (Информатика. Базовый курс. 2-е изд.//под ред. С.В. Симоновича. СПб., 2003. С. 195-224.).
Для обеспечения необходимой совместимости на каждом из семи уровней архитектуры компьютерной сети действуют специальные стандарты – протоколы:
– аппаратные – для взаимодействия аппаратных компонентов сети;
– программные – для взаимодействия программ и данных;
– аппаратно-программные – для взаимодействия программного и аппаратного обеспечения.
Физически функции поддержки протоколов исполняют аппаратные устройства (интерфейсы) и программные средства (программы поддержки протоколов).
В соответствии с используемыми протоколами компьютерные сети принято разделять на локальные (LAN – Local Area Network) и глобальные (WAN – Wide Area Network).
Глобальные сети WAN, которые называют также территориальными компьютерными сетями, служат для того, чтобы предоставлять свои услуги большому количеству конечных абонентов. Крупные компьютеры класса мэйнфреймов обычно обеспечивают доступ к корпоративным данным, тогда как персональные компьютеры используются для доступа к корпоративным данным и публичным данным Интернета.
Глобальные сети чаще всего создаются крупными телекоммуникационными компаниями для оказания платных услуг абонентам. Такие сети называют общественными (публичными). Компанию, осуществляющую поддержку нормального функционирования сети, называют оператором сети; компанию, оказывающую платные услуги абонентам сети, называют провайдером, поставщиком услуг (Service Provider).
Итак, Интернет (Internet – межсеть) – это глобальная сеть сетей, которая делает возможным обмен сообщениями электронной почты, файлами, группами новостей UseNet и страницами World Wide Web. TSP – это аббревиатура, образованная словосочетанием Internet Service Provider (провайдер услуг Интернета). Пользователи подключаются к Интернету через компьютер-сервер TSP, с которым они связываются по телефонной линии.
В настоящее время существует множество разнообразных способов доступа в сеть Интернет. Среди них можно выделить следующие основные группы:
– подключение по телефонной линии с помощью модема;
– подключение по сетям ISDN, DSL, по оптоволоконным линиям;
– подключение к сети Интернет через спутник с симметричным доступом;
– комбинированное подключение к сети Интернет через спутник с асимметричным доступом.
Сегодня одним из распространенных видов подключения к сети Интернет является коммутируемый доступ через телефонную сеть общего пользования. В этом случае интернет-провайдер (через которого пользователь попадает в Интернет) имеет некоторое количество городских телефонных линий с подключенными к ним телефонными модемами (так называемый модемный пул). Модемы подключены к компьютеру провайдера (серверу), который, в свою очередь, имеет постоянную связь с вышестоящим провайдером.
Сеть Интернет – это совокупность общедоступных информационно-телекоммуникационных сетей, взаимодействие между которыми обеспечивается применением межсетевого протокола с одноименным названием.