Программно техническая организация интернета кратко

Обновлено: 02.07.2024

Цель: ознакомиться со структурой и основными принципами работы всемирной сети Интернет, с базовыми протоколами Интернет и системой адресации.

Архитектура и принципы работы сети Интернет

Глобальные сети, охватывая миллионы людей, полностью изменили процесс распространения и восприятия информации.

Глобальные сети (Wide Area Network, WAN) – это сети, предназначенные для объединения отдельных компьютеров и локальных сетей, расположенных на значительном удалении (сотни и тысячи километров) друг от друга. Глобальные сети объединяют пользователей, расположенных по всему миру, используя при этом самые разнообразные каналы связи.

Современный Интернет — весьма сложная и высокотехнологичная система, позволяющая пользователю общаться с людьми, находящимися в любой точке земного шара, быстро и комфортно отыскивать любую необходимую информацию, публиковать для всеобщего сведения данные, которые он хотел бы сообщить всему миру.

Чтобы описать сегодняшний Internet , полезно воспользоваться строгим определением.

В Internet нет единого пункта подписки или регистрации, вместо этого вы контактируете с поставщиком услуг, который предоставляет вам доступ к сети через местный компьютер. Последствия такой децентрализации с точки зрения доступности сетевых ресурсов также весьма значительны. Среду передачи данных в Internet нельзя рассматривать только как паутину проводов или оптоволоконных линий. Оцифрованные данные пересылаются через маршрутизаторы, которые соединяют сети и с помощью сложных алгоритмов выбирают наилучшие маршруты для информационных потоков (рис.1).

В отличие от локальных сетей, в составе которых имеются свои высокоскоростные каналы передачи информации, глобальная (а также региональная и, как правило, корпоративная) сеть включает подсеть связи (иначе: территориальную сеть связи, систему передачи информации), к которой подключаются локальные сети, отдельные компоненты и терминалы (средства ввода и отображения информации) (рис. 2).

Подсеть связи состоит из каналов передачи информации и коммуникационных узлов, которые предназначены для передачи данных по сети, выбора оптимального маршрута передачи информации, коммутации пакетов и реализации ряда других функций с помощью компьютера (одного или нескольких) и соответствующего программного обеспечения, имеющихся в коммуникационном узле. Компьютеры, за которыми работают пользователи-клиенты, называются рабочими станциями, а компьютеры, являющиеся источниками ресурсов сети, предоставляемых пользователям, называются серверами. Такая структура сети получила название узловой.

Рис.1 Схема взаимодействия в сети Интернет

Интернет – это глобальная информационная система, которая:

· логически взаимосвязана пространством глобальных уникальных адресов, основанных на Интернет-протоколе (IP);

· способна поддерживать коммуникации с использованием семейства протокола управления передачей - TCP/IP или его последующих расширений/преемников и/или других IP-совместимых протоколов;

· обеспечивает, использует или делает доступными на общественной или частной основе высокоуровневые услуги, надстроенные над описанной здесь коммуникационной и иной связанной с ней инфраструктурой.

Инфраструктура Интернет (рис.2):

1. магистральный уровень (система связанных высокоскоростных телекоммуникационных серверов).

2. уровень сетей и точек доступа (крупные телекоммуникационные сети), подключенных к магистрали.

3. уровень региональных и других сетей.

4. ISP – интернет-провайдеры.

К техническим ресурсам сети Интернет относятся компьютерные узлы, маршрутизаторы, шлюзы, каналы связи и др.

Рис.2 Инфраструктура сети Интернет

T CP / IP — технология межсетевого взаимодействия

Наиболее распространенным протоколом управления обменом данных является протокол TCP/IP. Главное отличие сети Internet от других сетей заключается именно в ее протоколах TCP/IP, охватыва ющих целое семейство протоколов взаимодействия между компью терами сети. TCP/IP — это технология межсетевого взаимодействия, технология Internet . Поэтому г лобальная сеть, объединяющая мно жество сетей с технологией TCP/IP , называется Internet .

Протокол TCP/IP — это семейство программно реализованных протоколов старшего уровня, не работающих с аппаратными пре рываниями. Технически протокол TCP/IP состоит из двух частей — IP и TCP .

Протокол IP ( Internet Protocol — межсетевой протокол) является главным протоколом семейства, он реализует распространение ин формации в IP -сети и выполняется на третьем (сетевом) уровне моде ли ISO / OSI . Протокол IP обеспечивает дейтаграммную доставку паке тов, его основная задача — маршрутизация пакетов. Он не отвечает за надежность доставки информации, за ее целостность, за сохране ние порядка потока пакетов. Сети, в которых используется протокол IP , называются IP -сетями. Они работают в основном по аналоговым каналам (т.е. для подключения компьютера к сети требуется IP -мо дем) и являются сетями с коммутацией пакетов. Пакет здесь называ ется дейтаграммой.

Высокоуровневый протокол TCP ( Transmission Control Protocol — протокол управления передачей) работает на транспортном уровне и частично — на сеансовом уровне. Это протокол с установлением ло гического соединения между отправителем и получателем. Он обес печивает сеансовую связь между двумя узлами с гарантированной доставкой информации, осуществляет контроль целостности переда ваемой информации, сохраняет порядок потока пакетов.

Для компьютеров протокол TCP/IP — это то же, что правила раз говора для людей. Он принят в качестве официального стандарта в сети Internet , т.е. сетевая технология TCP/IP де-факто стала техноло гией всемирной сети Интернет.

АДРЕСАЦИЯ В СЕТИ ИНТЕРНЕТ

Основные протоколы сети Интернет

Работа сети Internet основана на использовании семейств коммуникационных протоколов TCP/IP ( Transmission Control Protocol / Internet Protocol ). TCP/IP используется для передачи данных как в глобальной сети Internet , так и во многих локальных сетях.

Название TCP/IP определяет семейство протоколов передачи данных сети. Протокол — это набор правил, которых должны придерживаться все компании, чтобы обеспечить совместимость производимого аппаратного и программного обеспечения. Эти правила гарантируют совместимость производимого аппаратного и программного обеспечения. Кроме того, TCP / IP – это гарантия того, что ваш персональный компьютер сможет связаться по сети Internet с любым компьютером в мире, также работающим с TCP/IP. При соблюдении определенных стандартов для функционирования всей системы не имеет значения, кто является производителем программного обеспечения или аппаратных средств. Идеология открытых систем предполагает использование стандартных аппаратных средств и программного обеспечения. TCP/IP — открытый протокол и вся специальная информация издана и может быть свободно использована.

Различный сервис, включаемый в TCP/IP, и функции этого семейства протоколов могут быть классифицированы по типу выполняемых задач. Упомянем лишь основные протоколы, так как общее их число насчитывает не один десяток:

· транспортные протоколы — управляют передачей данных между двумя машинами:

· TCP / IP ( Transmission Control Protocol ),

· UDP ( User Datagram Protocol );

· протоколы маршрутизации — обрабатывают адресацию данных, обеспечивают фактическую передачу данных и определяют наилучшие пути передвижения пакета:

· IP (Internet Protocol),

· ICMP (Internet Control Message Protocol),

· RIP (Routing Information Protocol)

· протоколы поддержки сетевого адреса — обрабатывают адресацию данных, обеспечивают идентификацию машины с уникальным номером и именем:

· DNS (Domain Name System),

· ARP (Address Resolution Protocol)

· протоколы прикладных сервисов — это программы, которые пользователь (или компьютер) использует для получения доступа к различным услугам:

· FTP ( File Transfer Protocol ),

· NNTP (NetNewsTransfer Protocol)

Сюда включается передача файлов между компьютерами, удаленный терминальный доступ к системе, передача гипермедийной информации и т.д.;

· EGP (Exterior Gateway Protocol),

· GGP (Gateway-to-Gateway Protocol),

· IGP (Interior Gateway Protocol);

· SMTP (Simple Mail Transfer Protocol),

· NFS ( Network File System ).

IP -адресация

Теперь подробнее остановимся на понятии IP -адреса.

Каждый компьютер в Internet (включая любой ПК, когда он устанавливает сеансовое соединение с провайдером по телефонной линии) имеет уникальный адрес, называемый IP -адрес.

IP -адрес имеет длину 32 бита и состоит из четырех частей по 8 бит, именуемых в соответствии с сетевой терминологией октетами ( octets ). Это значит, что каждая часть IP-адреса может принимать значение в пределах от 0 до 255. Четыре части объединяют в запись, в которой каждое восьмибитовое значение отделяется точкой. Когда речь идет о сетевом адресе, то обычно имеется в виду IP -адрес.

С понятием IP -адреса тесно связано понятие хоста ( host ). Некоторые просто отождествляют понятие хоста с понятием компьютера, подключенного к Internet . В принципе, это так, но в общем случае под хостом понимается любое устройство, использующее протокол TCP/IP для общения с другим оборудованием. То есть кроме компьютеров, это могут быть специальные сетевые устройства — маршрутизаторы ( routers ), концентраторы ( habs ) и другие. Эти устройства так же обладают своими уникальными I Р-адресами,— как и компьютеры узлов сети пользователей.

Любой IP -адрес состоит из двух частей: адреса сети (идентификатора сети, Network ID ) и адреса хоста (идентификатора хоста, Host ID ) в этой сети. Благодаря такой структуре IP -адреса компьютеров в разных сетях могут иметь одинаковые номера. Но так как адреса сетей различны, то эти компьютеры идентифицируются однозначно и не могут быть перепутаны друг с другом.

IP-адреса выделяются в зависимости от размеров организации и типа ее деятельности. Если это небольшая организация, то, скорее всего в ее сети немного компьютеров (и, следовательно, IP -адресов). Напротив, у большой корпорации могут быть тысячи (а то и больше) компьютеров, объединенных во множество соединенных между собой локальных сетей. Для обеспечения максимальной гибкости IP -адреса разделяются на классы: А, В и С. Еще существуют классы D и Е, но они используются для специфических служебных целей.

Адрес сети класса A определяется первым октетом IP -адреса (считается слева направо). Значение первого октета, находящееся в пределах 1-126, зарезервировано для гигантских транснациональных корпорации и крупнейших провайдеров. Таким образом, в классе А в мире может существовать всего лишь 126 крупных компаний, каждая из которых может содержать почти 17 миллионов компьютеров.

Класс B использует 2 первых октета в качестве адреса сети, значение первого октета может принимать значение в пределах 128—191. В каждой сети класса В может быть около 65 тысяч компьютеров, и такие сети имеют крупнейшие университеты и другие большие организации.

Если любой IP -адрес символически обозначить как набор октетов w . x . y . z , то структуру для сетей различных классов можно представить в таблице 1.

Source address – цифровой •адрес (четыре байта) передающего компьютера;

•Destination address – цифровой адрес (четыре байта) принимающего компьютера;

•Cyclic Redundancy Check (CRC) – данные для циклического избыточного контроля, позволяющие обнаруживать появившиеся при передаче ошибки.

При обнаружении ошибки в принятом пакете компьютер-получатель автоматически формирует компьютеру-отправителю запрос на повторную передачу пакета. При приеме пакета без ошибок компьютер-получатель подтверждает это отправителю по каждому пакету.

Различные секции Интернета связываются друг с другом посредством мощных компьютеров, называемых маршрутизаторами (routers). Они занимаются сортировкой и рассылкой поступающих пакетов к другим маршрутизаторам, расположенным ближе к соответствующим получателям, пока пакет не достигнет компьютера-получателя.

Для определения направления отправки принятого пакета по содержащемуся в нем адресу получателя применяется таблица маршрутизации (routing table), которая является основным компонентом любого маршрутизатора. Современные маршрутизаторы динамически адаптируют таблицы маршрутизации в зависимости от состояния коммуникационных каналов: скорости, интенсивности трафика и т.д.

Быстрый прогресс Интернета был обеспечен массовым выпуском персональных компьютеров, что привело к появлению множества локальных сетей Local Area Network (LAN). Локальные сети стали объединяться в сети масштаба предприятия Enterprise Area Network (EAN), городские сети Metropolitan Area Network (MAN), средние сети Medium Area Network (MAN) и региональные сети Wide-Area Network (WAN). В настоящее время они практически все подсоединены к Интернету.

Сеть Интернет представляет собой довольно хаотичную, но работоспособную систему. Нет ни одной компании, владеющей Интернетом. Управление, эксплуатация и развитие сети осуществляется на общественных началах. Несколько таких общественных организаций находится в США: Международная организация Internet SOCiety (ISOC), Совет по архитектуре Интернета Internet Architecture Board (IAB), Отдел численных стандартов Internet Assigned Numbers Authority (IANA), Консорциум World Wide Web Consortium (W3C).

В России вопросами функционирования Интернета тоже занимается несколько общественных организаций: Российский общественный центр интернет-технологий (РОЦИТ), Российская академия Интернет и Всероссийская интернет-академия.

При разработке сети в Интернет был заложен ряд принципов. Было решено, что информация в сети должна предоставляться бесплатно любому пользователю, поэтому в основном за информацию в Интернете не платят, но есть и платные информационные услуги. Причем платные услуги не должны зависеть от расстояния. И главное – Интернет должен быть ориентирован на учебные, академические и исследовательские организации и в нем не должно быть рекламы и коммерции.

К сожалению, не все заложенные в Интернет принципы были реализованы: реклама, виртуальные магазины, брачные конторы и даже порнография – все это действительная реальность. Для борьбы с коммерциализацией Интернета в США разработан проект Интернет II, который должен стать только информационной сетью.

Source address – цифровой •адрес (четыре байта) передающего компьютера;

•Destination address – цифровой адрес (четыре байта) принимающего компьютера;

Интернет является организацией с полностью добровольным участием и управляется сообществом представителей от пользователей сети, которое называется ISOC (Internet Society), предоставляющим организационную основу для разных исследовательских и консультационных групп, занимающихся развитием Интернета.

Правомерно разное употребление термина сервер. Пользователи Интернета называют сервером большие web-узлы вместе с их информационным наполнением, web-дизайнеры и программисты понимают под сервером специальные программы для передачи данных из Интернета на пользовательский компьютер, системные администраторы и специалисты, обслуживающие локальные сети, - сами компьютеры, на которых установлены подобные программы.

Браузер представляет собой клиентскую программу для работы в Интернете, которая обращается к серверу, читает документ, сверстанный средствами HTML, интерпретирует полученную информацию и отображает содержание документа. Наиболее известными в России браузерами являются Internet Explorer, Opera, Netscape Navigator, Mozilla Firefox и др.

Набор Web-сайтов, которые связаны между собой ссылками и хранятся на разных серверах, называется Web-порталом.

По содержанию сайт является самостоятельной логической единицей, комплексом связанных между собой по смыслу документов и графических иллюстраций. Небольшие ресурсы, обычно не имеющие своего доменного имени и представляющие собой информацию о том или ином частном субъекте, называют домашней страницей (homepage).

Функционирование технологии сети Интернет напрямую зависит от протокола - набора правил, оговаривающих все, что связано с работой в сети.

TCP/IP для каждого работающего в Интернете компьютера определяет собственный IP-адрес, состоящий из четырех числовых последовательностей, разделенных точкой (например 195.85.105.160). В любой позиции каждое значение может изменяться от 0 до 255. Для удобства пользователей в Интернете разработана система доменных имен - DNS (Domain Name System). Служба доменных имен осуществляет преобразование доменного имени в числовой IP- адрес. Компьютеры, выполняющие такое преобразование, называются DNS- серверами.

Согласно спецификации DNS, все виртуальное пространство Интернета делится на домены - логические зоны, управляемые одним или несколькими специальными компьютерами. Иерархия доменных адресов может быть как региональной, так и в зависимости от вида деятельности хозяйствующего субъекта.

Рис. 1. Региональная иерархия доменных адресов

.edu - образовательные учреждения;

.gov - правительственные учреждения;

.mil - военные учреждения;

.int - международные организации, которые созданы на основании договоров или являются частью инфраструктуры Интернет;

.name - частные лица;

.info - не лимитируется;

Домен второго уровня может содержать только 22 символа (буквы, числа и тире). При этом нельзя зарегистрировать уже существующее доменное имя.

Ресурс, не имеющий собственного домена, вызывается по адресу, который в общем виде можно записать как: name.domain.zone/~folder/, где name — имя домена третьего уровня, domain — второго, zone — первого, а folder — имя папки на серверном компьютере, в которой размещаются составляющие данный ресурс файлы.

Таким образом, в Интернете используются несколько разновидностей адресов:

1) IP-адрес - основной сетевой адрес, который присваивается каждому компьютеру при входе в сеть. Это глобальная нумерация, так как компьютер, подключенный к Интернету, имеет свой уникальный IP-адрес. IP-адреса делятся на классы в соответствии с масштабом сети, к которой подключается пользователь.

Класс А используется в больших сетях общего пользования.

Класс В - в сетях среднего размера (сети больших компаний, научно- исследовательских институтов, университетов).

Класс С - в локальных сетях (сети небольших компаний и фирм).

Класс D предназначен для обращения к группам компьютеров.

Класс Е зарезервирован.

2) доменный адрес. Перевод доменного адреса в IP-адрес происходит автоматически с помощью DNS системы.

3) URL-адрес - универсальный адрес, который применяется для обозначения имени каждого объекта хранения в Интернете.

Хостинг (от англ. hosting) - услуга по предоставлению дискового пространства для физического размещения информации на сервере, постоянно находящегося в сети. Как правило, в услугу хостинга входит предоставление места для почтовой корреспонденции, баз данных, DNS, файлового хранилища и т. п., а также поддержка функционирования соответствующих сервисов.

Электронные доски объявлений (BBS - Bulletin Board System) создают специализированные сетевые службы, деятельность которых посвящена определенной теме. BBS обычно содержит файлы с информацией, представляющей интерес для определенных групп пользователей, а также средства, позволяющие пользователям доски объявлений обмениваться информацией по интересующим их вопросам. Через BBS осуществляется техническое обслуживание: пользователи посылают вопросы, а персонал отвечает на них.

Web-сообщества пользуются финансовой поддержкой различных компаний и представляют собой сайты, члены которых обмениваются мнениями по интересующим их вопросам по принципу общности круга интересов.

Электронная почта (от англ. E-mail, email, сокр. от electronic mail) - способ передачи информации в компьютерных сетях, широко использующийся в Интернете.

IP-телефония - это технология, позволяющая использовать Интернет или любую другую IP-сеть в качестве средства организации и ведения телефонных разговоров.

Skype - бесплатное проприетарное программное обеспечение с закрытым кодом, обеспечивающее шифрованную голосовую связь через Интернет между компьютерами, а также платные услуги для связи с абонентами обычной телефонной сети. Создателями Skype являются Никлас Зеннстрём (Niklas Zennstrom) и Янус Фриис (Janus Friis). Первый релиз программы и сайт появились в сентябре 2003 года.

Проприетарное программное обеспечение - частное, патентованное программное обеспечение, являющееся частной собственностью авторов или правообладателей и не удовлетворяющее критериям свободного (с открытым кодом).

Аппаратное обеспечение сетей

Протяженность сети, расстояние между станциями, в первую очередь определяются физическими характеристиками передающей среды (коаксиального кабеля, витой пары и т.д.). При передаче данных в любой среде происходит затухание сигнала, что и приводит к ограничению расстояния. Установив специальный усилитель или повторитель сигналов, можно значительно расширить сеть. Такими устройствами являются повторители, мосты и коммутаторы. Часть сети, в которую не входит устройство расширения, принято называть сегментом сети.

Для физического соединения компьютеров используется набор технических устройств, который может включать: а) соединительные разъемы для механического подключения различных устройств через соответствующие порты, б) модемы (МОДулятор / Демодулятор - устройство для обмена информацией с другими компьютерами через телефонную сеть, по конструктивному исполнению модемы бывают встроенными - вставляемыми в системный блок компьютера - или внешними - подключаемыми через коммуникационный порт. Модемы отличаются друг от друга максимальной скоростью передачи данных, а также тем, поддерживают ли они средства

исправления ошибок) и другие преобразующие устройства, обеспечивающие аналогово-цифровые преобразования, в) оборудование, предназначенное для передачи электрических сигналов (коммутаторы, хабы и др.)

Для соединения устройств сети используется следующее аппаратное обеспечение:

1) соединительные компоненты:

- Сетевые кабели (коаксиальные - состоящие из двух изолированных между собой концентрических проводников, внешний из которых имеет вид трубки; оптоволоконные; витая пара - кабели, образованные двумя переплетёнными друг с другом проводами, и др.).

-Коннекторы (соединители) для подключения кабелей к компьютеру и разъёмы для соединения отрезков кабеля.

-Сетевые интерфейсные адаптеры (сетевой интерфейс, модуль, карта) -устройство сопряжения для подключения одного компьютера к другому, обеспечивающее приём и передачу данных. В соответствии с определённым протоколом управляют доступом к среде передачи данных. Размещаются в системных блоках компьютеров, подключенных к сети, и вставляются в свободное гнездо материнской платы. К разъёмам адаптеров подключается сетевой кабель.

2) коммуникационное оборудование, обеспечивающее объединение компьютеров и организацию локальных сетей:

- Трансиверы повышают уровень качества передачи данных по кабелю, отвечают за приём сигналов из сети и обнаружение конфликтов.

- Повторитель (repeater) - устройство, позволяющее расширить сеть за счет подключения дополнительных сегментов кабеля, а также ретранслирует (усиливает) сигналы, передаваемые по кабелю при его большой длине. Выполняет свои функции на физическом уровне.

- Хаб (hub, концентратор проводов) расширяет топологические, функциональные и скоростные возможности компьютерных сетей. Хаб с набором разнотипных портов позволяет объединять сегменты сетей с различными кабельными системами. К порту хаба можно подключать как отдельный узел сети, так и другой хаб или сегмент кабеля.

-Коммутатор (switch) - устройство для соединения сетей или сегментов, поддерживающее множественную адресацию для своих портов. Коммутатор контролирует и управляет сетевым трафиком, анализируя

адреса назначения каждого пакета. Коммутатор знает, какие устройства соединены с его портами, и направляет пакеты только на необходимые порты. Это дает возможность одновременно работать с несколькими портами, расширяя тем самым полосу пропускания. Таким образом, коммутация уменьшает количество лишнего трафика, который возникает, когда одна и та же информация передается всем портам. Если концентраторы расширяют сеть, увеличивая число портов, то коммутаторы разбивают сеть на небольшие менее перегруженные сегменты.

-Мост (bridge) - аппаратно-программный блок, который обеспечивает соединение нескольких однородных локальных сетей, либо нескольких сегментов ЛС, имеющих различные протоколы передачи данных. Передаёт данные между сетями в пакетном виде, не производя в них никаких изменений. Выполняет свои функции на канальном уровне.

-Мостовой маршрутизатор (brouter) - гибрид моста и маршрутизатора, который сначала пытается выполнить маршрутизацию, где это только возможно, а затем, в случае неудачи, переходит в режим моста.

мэйнфреймам - универсальным мощным компьютерам. Выполняет свои функции на уровнях выше сетевого.

Для ЛВС используются различные типы кабелей, а также радиоволновые, инфракрасные и оптические каналы.

1. Т.к. линии передачи данных в ЛВС невелики, информацию можно передавать в цифровом виде.

2. В ЛВС практически нет помех, а потому передаваемая информация не имеет ошибок.

3. В ЛВС могут входить разнообразные и независимые устройства: большие и малые компьютеры, терминалы и терминальные станции, различное периферийное оборудование, накопители на магнитных лентах и дисках, а также специализированные средства (регистрирующие и копирующие устройства, графопостроители, устройства связи с объектами и т.п.).

4. Простота изменения конфигурации сети и среды передачи,

5. Низкая стоимость сети передачи данных по сравнению со стоимостью подключаемых устройств.

Главная отличительная особенность ЛВС - наличие единого для всех абонентов высокоскоростного канала связи, способного передавать как цифровые данные, так и речевую, текстовую и даже видеоинформацию, что позволяет, например, объединить многие формы учрежденческой связи в рамках одной сети.

Программное обеспечение компьютерных сетей

Сетевое программное обеспечение – это программное обеспечение, позволяющее организовать работу пользователя в сети. Оно представлено общим, системным и специальным программным обеспечением (рис. 3).

Рис. 3 Состав сетевого программного обеспечения компьютерных сетей

Общее сетевое программное обеспечение включает:

• HTML-редакторы – редакторы, предназначенные для создания веб-страниц;

• графические веб-средства – средства, предназначенные для оптимизации графических элементов веб-страниц;

• машинные переводчики – программные средства, служащие для просмотра веб-страниц на различных языках;

• антивирусные сетевые программы – программы, используемые для предотвращения попадания программных вирусов на компьютер пользователя или распространения его по локальной сети фирмы.

К системному программному обеспечению относят:

• операционную систему – обязательную часть системного программного обеспечения, гарантирующую эффективное

функционирование ЭВМ в различных режимах, организующую выполнение программ и взаимодействие пользователя и внешних устройств с ЭВМ;

• сервисные программы – программы, которые расширяют возможности ОС, предоставляя пользователю и его программам набор дополнительных услуг;

• систему технического обслуживания – систему, которая облегчает диагностику, тестирование оборудования и поиск неисправностей в ПК.

Специальные сетевые ОС предназначены для управления сетью. По своей организации эту разновидность сетевых ОС можно разделить на одноранговые (Peer-To-Peer Network) и с выделенным сервером (Dedicated File Server Network).

К одноранговым относятся такие сетевые ОС, как NetWare Lite, Personal NetWare (Novell), Windows For Workgroups (Microsoft), LANtastic (Artisoft).

Сетевые операционные системы

В сетевой ОС выделяют несколько частей:

• средства управления локальными ресурсами WS – функции распределения оперативной памяти между процессами, планирования и диспетчеризации процессов, управления процессорами в мультипроцессорных машинах, управления периферийными устройствами и другие функции управления ресурсами локальных ОС;

• средства предоставления собственных ресурсов и услуг в общее пользование – серверная часть ОС (сервер). Эти средства обеспечивают, например, блокировку файлов и записей, что необходимо для их совместного использования; ведение справочников имен сетевых ресурсов; обработку запросов удаленного доступа к собственной файловой системе и БД; управление очередями запросов удаленных пользователей к своим периферийным устройствам;

-75%

Сеть Интернет начала свое существование в 1982 году, когда были объединены крупнейшие национальные сети США, такие как ARPANET, NFSNET и ряд других. Основной являлась ARPANET, появившаяся в 1969 году. Она объединяла ЭВМ военных и научно-исследовательских центров и использовалась для целей министерства обороны США.

Содержание статьи:

Единого определения Интернета не существует. Интернет состоит из множества локальных и глобальных сетей, принадлежащих различным компаниям и предприятиям и связанных между собой различными линиями связи. Основная функция Интернета – объединение отдельных устройств, а также обеспечение связи между различными сетями в глобальном масштабе.

Отличительной особенностью Интернета является одноранговость. Это означает, что все устройства в сети пользуются равными правами, то есть каждое устройство может связаться с другим устройством, подключенным к Интернету. Каждый компьютер может посылать запросы на предоставление каких-либо ресурсов другим компьютерам в пределах этой сети и, таким образом, выступать в роли клиента. В то же время каждый компьютер может выступать сервером и обрабатывать запросы от других компьютеров в сети, отсылая запрошенные данные.

Для передачи данных и организации сети нужны линии связи. Они могут быть проводными (телефонными), кабельными (например, витая пара, коаксиальный кабель, оптоволокно), беспроводными (радио, спутниковыми, сотовыми).

Провайдеры

Пользователи подключаются к сети благодаря провайдерам – организациям, оказывающим услуги доступа в Интернет и другие услуги, связанные с Интернетом, например выделение дискового пространства для хранения и обеспечения работы сайтов (хостинг); поддержка работы почтовых ящиков или виртуального почтового сервера; содержание линий связи, то есть поддержание их в рабочем состоянии, и другие.

Пиринговое соглашение – двухстороннее коммерческое соглашение между провайдерами о взаимной передаче трафика.

Выделяют несколько типов провайдеров доступа: локальные, региональные, магистральные. Локальные провайдеры имеют постоянное подключение к Интернету через региональных провайдеров и работают, как правило, в пределах одного города. Региональный провайдер подключается к магистральному провайдеру, который, в свою очередь, охватывает крупные регионы, например, страну, континент. Магистральные имеют магистральные каналы связи в собственности, а региональные арендуют у них каналы связи. Взаимоотношения между провайдерами осуществляются на основе пиринговых соглашений.

Магистральные провайдеры, как правило, имеют пиринговые соглашения со всеми остальными магистральными провайдерами, а региональные провайдеры обычно заключают пиринговые соглашения с одним из магистральных провайдеров и несколькими другими региональными провайдерами.

Для простоты организации пиринговых сетей существуют специальные центры обмена трафиком (NAP, Network Access Point), в которых соединяются сети большого количества провайдеров. Крупные провайдеры имеют так называемые точки присутствия (POP, Point of Presence), в которых расположено аппаратное обеспечение для подключения локальных пользователей к Интернету. Обычно крупный провайдер имеет точки присутствия в нескольких крупных городах.

Адресация в сети Интернет

Компьютер, подключенный к Интернету, называют хостом (host). Его реальная вычислительная мощность не имеет принципиального значения. Чтобы стать хостом, надо быть соединенным с другим хостом, который, в свою очередь, будет соединен с третьим, и так далее. Так формируется постоянно работающая часть Интернета. Зная адреса хостов, пакеты данных прокладывают себе путь от отправителя к получателю.

Передача данных происходит через уникальный IP-адрес. IP-протокол – это набор правил, который позволяет доставить данные от одного компьютера к другому благодаря знанию IP -адресов отправителя и получателя.

В современной сети Интернет используется IPv 4. В этой версии протокола IP -адрес представляет собой последовательность из четырех отделяемых друг от друга точками десятичных чисел, каждое из которых может иметь значение от 1 до 255, например 19.226.192.108. Этот номер может быть постоянно закреплен за компьютером или же присваиваться динамически – в тот момент, когда пользователь соединился с провайдером, но в любой момент времени в Интернете не существует двух компьютеров с одинаковыми IP-адресами.

Эта версия протокола позволяет получить более четырех миллиардов уникальных IP-адресов, но, поскольку Интернет постоянно разрастается, в эксплуатацию постепенно вводится протокол I Pv6. В нем длина IP-адреса расширена до 128 бит, что позволяет увеличить число доступных идентификаторов практически до бесконечности.

Маршрутизация

Информация доставляется по необходимому адресу с помощью маршрутизаторов, которые выбирают оптимальный маршрут. Это происходит благодаря протоколу TCP . Его задача – разбить передаваемые данные на небольшие пакеты фиксированной структуры и длины, которые проходят через несколько серверов. Маршруты доставки могут отличаться друг от друга. Пакет, отправленный первым, может прийти последним, поскольку скорость получения зависит не от того, насколько близко друг к другу расположены серверы получателя и отправителя, а от выбранного маршрута. Оптимальным считается маршрут, который позволяет снизить нагрузку на сеть. Самый короткий путь (через ближайшие серверы) не всегда оказывается оптимальным, поскольку канал связи с другим континентом может работать быстрее, чем канал в соседний город.

Протокол TCP (Transfer Control Protocol) обеспечивает надежную доставку данных, контролируя оптимальный размер пакета и осуществляя повторную рассылку в случае сбоя.

Доменная система

Людям неудобно запоминать последовательность цифр, поэтому была введена система доменных имен Domain Name System ( DNS ). Она обеспечивает соответствие числовому IP -адресу каждого компьютера уникального доменного имени, которое обычно состоит из двух-четырех слов, разделенных точками (доменов).

Доменное имя читается слева направо. Самое правое слово в доменном имени является доменом верхнего, или первого, уровня. Существует два типа доменов верхнего уровня: географические (двухбуквенные – указывают на страну, в которой находится узел) и административные (трехбуквенные) – указывают на тип или профиль организации. Каждой стране мира выделен свой географический домен. Например, России принадлежит географический домен ru, в котором российские организации и граждане имеют право зарегистрировать домен второго уровня.

Для США наименование страны по традиции опускается, там самыми крупными объединениями являются сети образовательных (edu), коммерческих (com), государственных (gov), военных (mil) учреждений, а также сети других организаций (org) и сетевых ресурсов (net).

После домена верхнего уровня следует домен второго уровня, затем третьего и т. д. Например, в доменном имени gosuslugi . samara . ru RU является доменом верхнего уровня, SAMARA – второго, а GOSUSLUGI – третьего.

Таблицы соответствия DNS-адресов IP-адресам размещают на специальных DNS-серверах, подключаемых к Интернету. Если устройство не знает IP-адреса компьютера, с которым собирается установить связь, а имеет только символьный DNS-адрес, то оно запрашивает DNS-сервер, предоставляя ему текстовый вариант, и получает в ответ IP-адрес нужного адресата.

Текущее управление Интернетом

Существуют специальные организации, которые занимаются вопросами адресации и маршрутизации.

В 1998 году была создана международная некоммерческая организация ICANN (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers). ICANN обеспечивает универсальные возможности связи в Интернете, надзор и координацию адресного пространства IP и системы DNS.

Задачи адресации и маршрутизации начали появляться в начале 1970-х годов, и ранее их выполняла американская некоммерческая организация IANA (Internet Assigned Numbers Authority). В настоящее время IANA является подразделением ICANN и отвечает за распределение IP-адресов и доменов верхнего уровня, а также за регистрацию параметров различных протоколов Интернета.

В задачу ICANN входит также регистрация региональных Интернет-регистраторов, которые занимаются технической стороной функционирования Интернета: выделением IP-адресов, номеров автономных систем, регистрацией обратных зон DNS и другими техническими проектами. На данный момент их пять: для Северной Америки; для Европы, Ближнего Востока и Центральной Азии; для Азии и Тихоокеанского региона; для Латинской Америки и Карибского региона и для Африки.

Модель OSI

Работа сети заключается в передаче данных от одного компьютера к другому. Международная Организация по Стандартам (International Standards Organization, ISO) разработала модель, которая четко определяет различные уровни взаимодействия систем, дает им стандартные имена и указывает, какую работу должен делать каждый уровень. Эталонная модель взаимодействия открытых систем OSI связывает открытые системы, то есть системы, открытые для связи с другими системами. Ее использует Windows и большинство других сетевых операционных систем.

Модель OSI имеет семь уровней: физический, канальный, сетевой, транспортный, сеансовый, уровень представления и прикладной.

Таким образом, задача взаимодействия систем разделена на семь отдельных задач, каждая из которых может быть решена независимо от других.

Задача физического уровня, самого нижнего, состоит в создании физического канала, например оптоволоконного кабеля, для отправки битов. Физический уровень – это среда передачи данных, которые представляются в виде электрических импульсов, пучков света, электромагнитных волн.

Канальный уровень обеспечивает передачу данных через физический канал. Этот уровень связывает абстрактный адрес компьютера (например, его IP-адрес) с физическим компьютером. Если данные поступают снизу, то есть с физического уровня, то канальный уровень преобразует электрический сигнал в кадры или пакеты, если данные приходят с сетевого уровня, то пакеты преобразуются в электрические сигналы. В числе задач канального уровня – проверка доступности среды передачи и реализация механизмов обнаружения и коррекции ошибок, то есть повторная посылка поврежденного кадра. Примером протокола, работающего на канальном уровне, является Ethernet для локальных сетей.

На сетевом уровне происходит маршрутизация пакетов, на которые были разбиты данные на транспортном уровне, то есть определение маршрутов пересылки пакетов от источника к пункту назначения. На этом уровне работают протоколы IP, RIP, OSPF. Сетевой уровень отвечает за определение того, каким образом данные достигнут точки назначения.

Основная функция транспортного уровня – принять данные от сеансового уровня, разбить их при необходимости на небольшие части (пакеты), передать их сетевому уровню и гарантировать, что пакеты в правильном виде прибудут по назначению. Существует два известных протокола этого уровня: TCP и UDP.

Перечислим наиболее популярные протоколы верхнего, прикладного уровня, по которым передаются данные.

Эти два протокола обеспечивают работу почты в Интернете. SMTP отвечает за передачу письма, POP – за ее хранение и получение

RTSP – это протокол с возможностью контролируемой передачи видеопотока в Интернете. Протокол обеспечивает пересылку информации в виде пакетов между сервером и клиентом. При этом получатель может одновременно воспроизводить первый пакет данных, декодировать второй и получать третий.

Вместе с RTSP работает протокол RTP (Real-Time Control Protocol). Он определяет и компенсирует потерянные пакеты, обеспечивает безопасность передачи контента и распознавание информации, отвечает за проверку идентичности отправленных и полученных пакетов, идентифицирует отправителя и контролирует загруженность сети.

Читайте также: