Сетевые технологии

Одной из первых сетей, оказавших влияние на дальнейшее развитие сетевых тех­нологий, явилась ArpaNet (сеть АРПА), созданная пятьюдесятью университетами и фир­мами США. Она «родилась» в 1969 году, когда три ЭВМ в Лос-Анджелесе, Санта-Барбаре и Мендоу-Парке объединились в сеть. Затем она охватила всю территорию США, часть Европы и Азии. Сеть АРПА показала техническую возможность и экономическую целе­сообразность разработки больших сетей для более эффективного использования ресурсов ЭВМ и программного обеспечения.

Локальные вычислительные сети (ЛВС) получили наибольшее распространение с появлением персональных компьютеров. Они позволили поднять на новую ступень управление производственными объектами, повысить эффективность использования ре­сурсов ЭВМ, улучшить качество обрабатываемой информации, начать внедрение безбу­мажной технологии, создать новые технологии распределенной обработки информации. Объединение ЛВС и глобальных сетей позволило получить доступ к мировым информа­ционным ресурсам.

Введем ряд понятий.

ЭВМ, объединенные в сеть, делятся на основные и вспомогательные. Основные ЭВМ — это ЭВМ пользователя (клиенты). Они выполняют все необходимые информаци­онно-вычислительные работы и определяют ресурсы сети. Вспомогательные ЭВМ (сер­веры) служат для преобразования и передачи информации от одной ЭВМ к другой по ка­налам связи и коммутационным машинам (host-ЭВМ). К мощности серверов предъявляются повышенные требования.

Сервер - это специализированный компьютер, выполняющий функции по обслу­живанию клиента. Сервер распределяет ресурсы системы: принтеры, базы данных, про­граммы, внешнюю память и т.д. Существуют сетевые, файловые, терминальные, серверы баз данных, почтовые и др.

Сетевой сервер поддерживает выполнение функций сетевой операционной систе­мы: управление вычислительной сетью, планирование задач, распределение ресурсов, доступ к сетевой файловой системе, защиту информации.

Клиент (клиентское приложение) - это приложение, посылающее запрос к сер­веру. Клиент отвечает за обработку и вывод информации, а также за передачу запросов серверу. ЭВМ клиента может быть любой. В настоящее время клиентом называют и поль­зователя, и его компьютер, и приложение.

Host-ЭВМ - сервер, установленный в узлах сети и решающий вопросы коммутации и доступа к сетевым ресурсам: модемам, факс-модемам, серверам и др.

Единицами обмена данными в сетях являются сообщения и пакеты. Сообщение - порция информации, представленная в виде последовательности символов и предназна­ченная для передачи по сети.

Пакет - часть сообщения, удовлетворяющая некоторому
стандарту.

Коммутационная сеть образуется множеством серверов и host-ЭВМ, соединенных каналами связи, которые называют магистральными, В качестве магистральных каналов выступают телефонные, оптоволоконные кабели, спутниковая связь, беспроводная радиосвязь и др.

По способу передачи информации вычислительные сети делятся на сети коммутации каналов, сети коммутации сообщений, сети коммутации пакетов и интегральные сети. Первыми появились сети коммутации каналов. Например, чтобы передать сообщение между клиентами В и Е (рис. 2.2) образуется прямое соединение, включающее каналы одной из групп: 3-5-7, 1-2-4-6, 1-2-5-7, 3-4-6. Это соединение должно оставаться неизменным в течение всего сеанса. При легкости реализации такого способа передачи информации его недостатки заключаются в низком коэффициенте использования каналов, высокой стоимости передачи данных, увеличении времени ожидания других клиентов.

При коммутации сообщений информация передается порциями, называемыми со­общениями. Прямое соединение обычно не устанавливается, а передача сообщения начи­нается после освобождения нужного канала, пока сообщение не дойдет до адресата. Host-ЭВМ осуществляет прием сообщений, сборку, контроль правильности передачи, маршрутизацию, разборку и передачу сообщения. Достоинством коммутаций сообщений является уменьшение стоимости передачи данных. Недостатками - низкая скорость передачи данных и невозможность проведения диалога между клиентами.

 

При коммутации пакетов обмен производится короткими пакетами фиксирован­ной структурой. Малая длина пакетов предотвращает блокировку линий связи, не дает рас­ти очереди пакетов в узлах коммутации. Она обеспечивает быстрое соединение, низкий уровень ошибок, надежность и эффективность использования сети.

Сети, обеспечивающие коммутацию каналов, сообщений и пакетов, называются интегральными. Они объединяют несколько коммутационных сетей. Часть интегральных каналов используется монопольно, то есть для прямого соединения как в сети коммутации каналов.

Международная организация стандартов установила семь уровней сети: (Модель OSI) физический, канальный, сетевой, транспортный, сеансовый, представительный и прикладной. Каждый уровень решает свои задачи и обслуживает расположенный над ним уровень. Правила взаимодействия разных систем одного уровня называют протоколом. Правила взаимодействия соседних уровней в одной системе - интерфейсом. Каждый протокол должен быть прозрачным для соседних уровней. Прозрачность - свойство передачи ин­формации, закодированной любым способом, понятное взаимодействующим уровням.

Сетевую технологию обеспечивает сетевая операционная система. Сетевой опера­ционной системой называют реализацию протоколов и интерфейсов совместно с реали­зацией управления серверами. Часть протоколов реализуется программно, часть - сетевы­ми серверами. Наиболее популярными сетевыми операционными системами являются Windows NT и Linux, совместимая с 2000 года с приложениями Unix.

Существуют следующие виды сетей.

Локальная сеть (LAN) объединяет компьютеры в пределах одного предприятия. Существует большое число разновидностей локальных сетей. Наиболее перспективными являются сети интранет, объединяющие.локальные сети корпорации посредством прото­колов TCP/IP и HTTP, реализующих конвергенцию (слияние, объединение) сетевой и ги­пертекстовой технологии.

Региональные сети (MAN) могут объединять локальные сети по географическим (город, область, регион) или тематическим признакам.

Региональные сети страны, континента, всего мира объединяются в глобальные сети.

Сети делятся на общественные, частные и коммерческие,

Сеть Internet (интернет) возникла на базе ArpaNet и в настоящее время «окутала» землю «Всемирной паутиной», став сетью сетей. Это некоммерческая сеть. Она не имеет владельца, не существует централизованной организации, которая регулировала бы инте­ресы сообщества пользователей. Число пользователей растет с каждым днем и многие коммерческие и общественные сети подключаются к интернет, предоставляя все новые возможности пользователям.

Всемирная паутина возникла, когда в 1989 году была соединена гипертекстовая технология с сетевой. Тем самым был изобретен принципиально новый способ свободно­го доступа (Web-технология) в сеть АРПА, которая тут же получила имя Word Wide Web (WWW - Всемирная паутина). Уже на следующий год к ней подключилось более 3000 ак­тивных сетей и более 200 тысяч компьютеров. Если в 1992 году в Сети действовало 26 Web-серверов, то в январе 2000 года - уже более 2 миллионов Web-серверов и более 300 миллионов пользователей.

Сеть интернет можно определить как объединение ЛВС, удовлетворяющих протоколу TCP/IP (протокол управления передачей/межсетевой протокол), которая имеет общее адресное пространство, где у каждого компьютера есть свой уникальный IP-адрес. Однако можно обращаться к сетям, не удовлетворяющим протоколу TCP/IP. Например, система Usenet обслуживается программой UUCP (Unix-to-Unix-Copy-Program) -программой копирования из Unix в Unix посредством шлюзов.

Наиболее «древние» услуги Internet: электронная почта, Telnet и FTP.

Протокол Telnet отвечает за взаимодействие приложений с сетью и обеспечивает доступ к базам данных, каталогам библиотек, другим информационным услугам.

FTP - протокол передачи файлов - обеспечивает обмен файлами между компьюте­рами. Система файловых архивов FTP глобального и регионального охвата содержит ог­ромное количество информации, накопленной в FTP-архивах за десятилетия эксплуатации компьютерных систем, которая по-прежнему ценна для специалистов.

Роль host-ЭВМ в интернете выполняют web-серверы.

Web-сервер разбит на web-страницы (site - сайты). Для создания сайтов разрабо­тан язык гипертекстовой разметки HTML (Hyper Text Markup Language) и гипертексто­вые редакторы. Для перемещения по Web-страницам и передачи гипертекстовых доку­ментов по сети разработан протокол HTTP (Hyper Text Transfer Protokol). Для поиска web-страницы с нужным гипертекстовым документом разработаны программы поиска и про­смотра, называемые навигаторами, или браузерами (Brouser). Они обеспечивают интер­фейс пользователя с интернетом. При этом стиль оформления экрана и форма представле­ния документа задаются пользователем.

Web-сервер содержит web-страницы с информацией любого типа (тексты, элек­тронные документы, мультимедийные объекты), редактор разметки HTML, браузеры, программы, реализующие протоколы TCP/IP, HTTP и др., сетевую операционную систему, инструменты для организации дискуссий (телеконференций), гипертекстовые СУБД, системы гипертекстового документооборота и многие другие инструменты.

Web-технология (WWW-технология) заключается в следующем. Пользователь посредством гипертекстового редактора создает гипертекстовый документ. Он размеща­ется на web-сервере. Администратор делает ссылку в каталоге web-сервера ни web-страницу, чтобы браузер смог ее найти. После чего любой другой пользователь посредст­вом поисковой системы может получить доступ к данной web-странице (сайту).

Разработано множество браузеров. Примерами могут служить Microsoft Explorer, Navigator Netscape.

Объединение нескольких локальных сетей на основе протоколов ТСРЛР и HTTP в пределах одного или нескольких зданий одной корпорации получило название intranet (интрасети). Подключение интрасетей к интернету реализует технологию intranet/internet (интранет/интернет), обеспечивающую пользователю доступ к любым ресурсам интернет. Технология интранет/интернет открыла дорогу для развития элек­тронной коммерции, электронного бизнеса и других видов электронной деятельности.

Интернет предлагает много средств поиска информации. Среди них можно выде­лить тематические каталоги, поисковые машины или роботы индексов, системы поиска в конференциях Usenet, службы поиска людей и организаций в Интернет.

Тематический каталог представляет собой огромную базу данных URL-адресов сайтов самой различной тематики. URL- адрес (Uniform Resource Locator) -унифицированный указатель на ресурс - однозначно определяет web-страницу, может со­держать информацию о местонахождении файла, типе файла (программа, данные, адреса электронной почты и т.д.), языке программирования, параметрах программ. Примеры ос­новных ресурсов: электронная почта, глобальная система телеконференций Usenet, регио­нальные и специализированные телеконференции, списки рассылки, FTP-системы гло­бального и регионального охвата, поисковые машины в среде WWW и многое другое. Такие ресурсы, как электронная почта, система телеконференций Usenet, списки рассыл­ки, рассматриваются в следующем пункте.

Поисковые машины или роботы индексов - это сервер с огромной базой данных URL-адресов, который автоматически обращается к страницам WWW по всем этим адресам, изучает содержимое этих страниц, формирует и переписывает ключевые слова со страниц в свои каталоги (индексирует страницы). Более того, этот сервер обращается ко всем встречаемым на страницах ссылкам и, переходя к новым страницам, переписывает ключевые слова в каталог. Так как почти любая страница WWW имеет множество ссылок на другие страницы, то при подобной работе поисковая машина в конечном результате теоретически может обойти все сайты в интернет.

Популярной англоязычной поисковой машиной является AltaVista.Для поиска в русскоязычном интернет (рунет) используют Yandex и Rambler.

В последнее время практически все поисковые системы стали называть портала­ми. Портал - сервер, обеспечивающий вход в поисковую систему. Он обеспечивает тех­нологии работы с базами данных, приложениями, электронными документами и освобож­дает пользователя от необходимости работать отдельно с тематическими каталогами, поисковыми машинами и т.д. Первым Российским порталом стал Рамблер. Его отличи­тельной чертой является то, что он ведет статистику посещаемости ссылок собственной базы данных (каталогов). В рейтинг-классификаторе можно просмотреть содержимое те­матического каталога, отсортированного по убыванию числа посещений сайтов, то есть по их популярности. Рамблер обеспечивает поиск документов на всех серверах России и СНГ почтовую службу, Чат, пейджеринг и т.д.

Практически все порталы обеспечивают технологии доступа к новостям, работу телеконференций (обсуждение новостей по темам), форумы (доски объявлений тем) и рассылку ежедневных новостей и свежих тематических материалов по спискам.

Электронная почта (E-Mail) -технология, обеспечивающая хранение'и пересылку сообщений между удаленными пользователями. Посредством электронной почты реали­зуется служба безбумажных почтовых отношений. Она является системой сбора, регист­рации, обработки и передачи информации по сетям ЭВМ. Выполняет такие функции, как редактирование документов перед передачей, их хранение в базе почтового сервера, пере­сылка корреспонденции, проверка и исправление ошибок, возникающих при передаче, выдача подтверждения о получении корреспонденции адресатом, получение и хранение информации в собственном «почтовом ящике», просмотр полученной корреспонденции.

Почтовый ящик - специально организованный файл для хранения корреспонден­ции. Каждый почтовый ящик имеет сетевой адрес. Он формируется из имени пользовате­ля (Login) и IP адреса почтового сервера. Адрес почтового ящика относится к ресурсам сети. Почтовый ящик состоит из корзин: отправления и получения. Корзины - это файлы почтового ящика. В корзину получения поступает входящая корреспонденция. Из корзи­ны отправлений почтовый сервер забирает информацию для рассылки другим пользовате­лям. Могут быть организованы и другие корзины, например корзина для мусора. В нее удаляются ненужные сообщения, которые в случае необходимости можно восстановить.

Для пересылки корреспонденции можно установить непосредственную связь с почтовым ящиком адресата в режиме реального времени - on-line. Он-лайновые (интерактивные) средства коммуникации пользователей (chat, ICQ и другие)

предполагают возможность обмена информацией между двумя или большим количеством пользователей Сети в режиме реального времени через специальный чат-сервер. Частью такого обмена может становиться текстовый диалог, передача графики прямо в процессе ее создания, голосовая и видео связь, обмен файлами. Некоторый перечень чат адресов уже включен в используемую клиентскую программу, например, в программу Microsoft NetMeeting. В регистрационных списках чатов обычно указываются сведения о месте проживания участников.

В интерактивном режиме необходимо ждать включения компьютера адресата. По­этому более распространенным методом является выделение отдельных компьютеров в качестве почтовых отделений. Они называются почтовыми серверами. При этом все компьютеры пользователей подключены к ближайшему почтовому серверу, получающе­му, хранящему и пересылающему дальше по сети почтовые отправления, пока они не дойдут до адресата. Отправка адресату сообщения осуществляется по мере его выхода на связь с ближайшим почтовым сервером в режиме off-line (почтовый режим).

Почтовые серверы реализуют следующие функции: обеспечение быстрой и качественной доставки информации, управление сеансом связи, проверку достоверности информации и корректировку ошибок, хранение информации «до востребования» и извещение пользователя о поступившей в его адрес корреспонденции, регистрацию и учет корреспонденции, проверку паролей при запросах корреспонденции, поддержку справочников с адресами пользователей и многое другое.

Пересылка сообщений пользователю может выполняться в индивидуальном, груп­повом и общем режимах. При индивидуальном режиме адресатом является отдельный компьютер пользователя, и корреспонденция содержит IP адрес его почтового сервера и LOGIN.

При групповом режиме корреспонденция рассылается одновременно группе адре­сатов. Эта группа может быть сформирована по-разному. Почтовые серверы имеют сред­ства распознавания группы. Например, в качестве адреса может быть указано: «Получить всем, интересующимся данной темой» или указан список рассылки.

В общем режиме корреспонденция отправляется всем пользователям - владель­цам почтовых ящиков. Посредством двух последних режимов можно организовать теле­конференцию (конференцию), форум (электронные доски объявлений). Во избежание пе­регрузки почтовых ящиков в почтовых серверах хранятся справочники адресов, содержащих фильтры для групповых и общих сообщений.

Электронная почта предлагает ряд других услуг.

Глобальная система телеконференций Usenet, региональные и специализирован­ные телеконференции построены по принципу электронных досок объявлений, когда пользователь может поместить свою информацию в одной из тематических групп ново­стей. Затем эта информация передается пользователям, которые подписаны на данную группу. Полное число групп новостей Usenet превышает десятки тысяч и сведения о них можно найти, например, на Yahoo!. Usenet - ключевое слово для поиска глобальной сис­темы телеконференций. Региональные и специализированные системы телеконференций организуются аналогично.

Списки рассылки реализуются аналогично системе телеконференции, однако не требуют специального клиентского приложения. Небольших по охвату адресов узкоспе­циальных или рекламных списков рассылки в Сети насчитывается огромное количество. По адресу http://www.relc.com/tech/all/list.html.ru можно найти страницу, содержащую пе­речень наиболее известных российских списков рассылки.

Почтовые адреса активно накапливаются в специальных системах поиска людей и организаций.

Если ранее применялись самостоятельные пакеты программ электронной почты, то сейчас она включается практически во все интегрированные приложения и системы. При­мером является офисное приложение Outlook Express.

Для поиска информации в конференциях Usenet можно использовать DejaNews, RusNews. Тело-поиск и другие.

Для того, чтобы узнать адреса электронной почты партнеров, можно воспользо­ваться службой поиска людей и организаций. Службы поиска людей, в основном, берут информацию об электронных адресах из открытых источников, таких как конференции Usenet.

Долгое время ресурсы этого типа крайне редко использовались в решении поиско­вых задач, однако ситуацию изменило появление в 1996 году службы ICQ. В отличие от существовавших ранее чатов, где регистрация участников, как правило, носила анонимный характер и действовала лишь на протяжении сеанса связи, разработчики ICQ предложили каждому пользователю регистрационный номер-идентификатор ICQ, который сохранялся бы за ним постоянно. Это решение имело грандиозные последствия в области компьютер­ного общения людей. Уникальный ICQ-номер вскоре появится на визитных карточках ря­дом с телефоном, адресом электронной почты и домашней страницей. При поиске людей и организаций можно с успехом использовать поисковую службу ICQ, которая становится доступной сразу после установки ICQ-клиента на компьютер пользователя.