Интернет

1. Введение. Internet - глобальная компьютерная сеть, охватывающая весь мир. Сегодня Internet имеет около 15 миллионов абонентов в более чем 150 странах мира. Ежемесячно размер сети увеличивается на 7-10%. Internet образует как бы ядро, обеспечивающее связь различных информационных сетей, принадлежащих различным учреждениям во всем мире, одна с другой.Если ранее сеть использовалась исключительно в качестве среды передачи файлов и сообщений электронной почты, то сегодня решаются более сложные задачи распределенного доступа к ресурсам.

Около двух лет назад были созданы оболочки, поддерживающие функции сетевого поиска и доступа к распределенным информационным ресурсам, электронным архивам.Internet, служившая когда-то исключительно исследовательским и учебным группам, чьи интересы простирались вплоть до доступа к суперкомпьютерам, становится все более популярной в деловом мире. Компании соблазняют быстрота, дешевая глобальная связь, удобство для проведения совместных работ, доступные программы, уникальная база данных сети Internet.

Они рассматривают глобальную сеть как дополнение к своим собственным локальной сетям.При низкой стоимости услуг (часто это только фиксированная ежемесячная плата за используемые линии или телефон) пользователи могут получить доступ к коммерческим и некоммерческим информационным службам США, Канады, Австралии и многих европейских стран. В архивах свободного доступа сети Internet можно найти информацию практически по всем сферам человеческой деятельности, начиная с новых научных открытий до прогноза погоды на завтра.

Кроме того Internet предоставляет уникальные возможности дешевой, надежной и конфиденциальной глобальной связи по всему миру. Это оказывается очень удобным для фирм имеющих свои филиалы по всему миру, транснациональных корпораций и структур управления.Обычно, использование инфраструктуры Internet для международной связи обходится значительно дешевле прямой компьютерной связи через спутниковый канал или через телефон.

Электронная почта - самая распространенная услуга сети Internet. В настоящее время свой адрес по электронной почте имеют приблизительно 20 миллионов человек. Посылка письма по электронной почте обходится значительно дешевле посылки обычного письма. Кроме того сообщение, посланное по электронной почте дойдет до адресата за несколько часов, в то время как обычное письмо может добираться до адресата несколько дней, а то и недель.В настоящее время Internet испытывает период подъема, во многом благодаря активной поддержке со стороны правительств европейских стран и США. Ежегодно в США выделяется около 1-2 миллионов долларов на создание новой сетевой инфраструктуры.

Исследования в области сетевых коммуникаций финансируются также правительствами Великобритании, Швеции, Финляндии, Германии.Однако, государственное финансирование - лишь небольшая часть поступающих средств, т.к. все более заметной становится "коммерцизация" сети (ожидается, что 80-90% средств будет поступать из частного сектора). 2. История сети internet. В 1961 году Defence Advanced Research Agensy (DARPA) по заданию министерства обороны США приступило к проекту по созданию экспериментальной сети передачи пакетов. Эта сеть, названная ARPANET, предназначалась первоначально для изучения методов обеспечения надежной связи между компьютерами различных типов.

Многие методы передачи данных через модемы были разработаны в ARPANET. Тогда же были разработаны и протоколы передачи данных в сети - TCP/IP. TCP/IP - это множество коммуникационных протоколов, которые определяют, как компьютеры различных типов могут общаться между собой.

Эксперимент с ARPANET был настолько успешен, что многие организации захотели войти в нее, с целью использования для ежедневной передачи данных.И в 1975 году ARPANET превратилась из экспериментальной сети в рабочую сеть. Ответственность за администрирование сети взяло на себя Defence Communication Agency (DCA), в настоящее время называемое Defence Information Systems Agency (DISA). Но развитие ARPANET на этом не остановилось; Протоколы TCP/IP продолжали развиваться и совершенствоваться. В 1983 году вышел первый стандарт для протоколов TCP/IP, вошедший в Military Standarts (MIL STD), т.е. в военные стандарты, и все, кто работал в сети, обязаны были перейти к этим новым протоколам.

Для облегчения этого перехода DARPA обратилась с предложением к руководителям фирмы Berkley Software Design - внедрить протоколы TCP/IP в Berkeley(BSD) UNIX. С этого и начался союз UNIX и TCP/IP. Спустя некоторое время TCP/IInternet вошел во всеобщее употребление. В 1983 году из ARPANET выделилась MILNET, которая стала относиться к Defence Data Network (DDN) министерства обороны США. Термин Internet стал использоваться для обозначения единой сети: MILNET плюс ARPANET. И хотя в 1991 году ARPANET прекратила свое существование, сеть Internet существует, ее размеры намного превышают первоначальные, так как она объединила множество сетей во всем мире. Рост числа хостов, подключенных к сети Internet с 4 компьютеров в 1969 году до 3,2 миллионов в 1994. Internet называются компьютеры, работающие в многозадачной операционной системе (Unix, VMS), поддерживающие протоколы TCPIP и предоставляющие пользователям какие-либо сетевые услуги. 3. Общая характеристика сети internet. В настоящее время в сети Internet используются практически все известные линии связи от низкоскоростных телефонных линий до высокоскоростных цифровых спутниковых каналов.

Операционные системы, используемые в сети Internet, также отличаются разнообразием.

Большинство компьютеров сети Internet работают под ОС Unix или VMS. Широко представлены также специальные маршрутизаторы сети типа NetBlazer или Cisco, чья ОС напоминает ОС Unix. Фактически Internet состоит из множества локальных и глобальных сетей, принадлежащих различным компаниям и предприятиям, связанных между собой различными линиями связи.

Internet можно представить себе в виде мозаики сложенной из небольших сетей разной величины, которые активно взаимодействуют одна с другой, пересылая файлы, сообщения и т.п. 4. Сетевые устройства и средства коммуника¬ций. В качестве средств коммуникации наиболее часто используются витая пара, коаксиальный кабель оптоволоконные линии.

При выборе типа кабеля учитывают сле¬дующие показатели: • стоимость монтажа и обслуживания; • скорость передачи информации; • ограничения на величину расстояния передачи информации (без дополни¬тельных усилителей-повторителей /репитеров/); • безопасность передачи данных.

Главная проблема заключается в одновременном обеспечении этих показате¬лей, например, наивысшая скорость передачи данных ограничена максимально воз¬можным расстоянием передачи данных, при котором еще обеспечивается требуемый уровень защиты данных.Легкая наращивае¬мость и простота расширения кабельной системы влияют на ее стоимость.

Витая пара. Наиболее дешевым кабельным соединением является витое двух¬жильное про¬водное соединение часто называемое "витой парой" (twisted pair). Она позволяет пе¬редавать информацию со скоростью до 10 Мбит/с, легко наращивается, однако явля¬ется помехонезащищенной.Длина кабеля не может превышать 1000 м при скорости передачи 1 Мбит/с. Преимущест¬вами являются низкая цена и бес проблемная уста¬новка.

Для повышения помехозащищенности информации часто используют экраниро¬ванную ви¬тую пару, т.е. витую пару, помещенную в экранирующую оболочку, подобно экрану коаксиального кабеля. Это увеличивает стоимость витой пары и при¬ближает ее цену к цене коаксиального кабеля. Коаксиальный кабель.Коаксиальный кабель имеет среднюю цену, хорошо помехозащитен и применя¬ется для связи на большие расстояния (несколько километров). Скорость передачи информации от 1 до 10 Мбит/с, а в некоторых случаях может достигать 50 Мбит/с. Ко¬аксиальный кабель используется для основ¬ной и широкополосной передачи инфор¬мации.

Широкополосный коаксиальный кабель. Широкополосный коаксиальный кабель невосприимчив к помехам, легко на¬ращива¬ется, но цена его высокая.Скорость передачи информации равна 500 Мбит/с. При пе¬редачи информации в базисной полосе частот на рас¬стояние более 1,5 км требуется усилитель, или так называемый репитер (повторитель). Поэтому суммарное расстоя¬ние при передаче информации увеличивается до 10 км. Для вычислительных сетей с топологией шина или дерево коаксиальный кабель должен иметь на конце согласую¬щий резистор (терминатор). Еthernet-кабель.

Ethernet-кабель также является коаксиальным кабелем с волновым сопротив¬лением 50 Ом. Его называют еще толстый Ethernet (thick) или жел¬тый кабель (yellow ca¬ble). Он использует 15-контактное стандартное включе¬ние. Вследствие помехоза¬щищенности является дорогой альтернативой обычным коаксиальным кабелям.Мак¬симально доступное расстояние без повторителя не превышает 500 м, а общее рас¬стояние сети Ethernet - около 3000 м. Ethernet-кабель, благодаря своей магистральной топологии, ис¬пользует в конце лишь один нагрузочный резистор.

Сheapernеt-кабель. Более дешевым, чем Ethernet-кабель является соединение Cheaper¬net-кабель или, как его часто называют, тонкий (thin) Ethernet.Это также 50-омный коаксиальный кабель со скоростью передачи информации в десять миллионов бит / с. При соединении сегментов Сhеарегnеt-кабеля также требуются по¬вторители. Вычислительные сети с Cheapernet-кабелем имеют небольшую стоимость и мини¬мальные затраты при наращивании.

Соединения сетевых плат производится с помо¬щью широко используемых малогабаритных байо¬нетных разъемов (СР-50). Дополни¬тельное экранирование не требуется.Ка¬бель присоединяется к ПК с помощью тройни¬ковых соединителей (T-connectors). Расстояние между двумя рабочими станциями без повторителей мо¬жет состав¬лять максимум 300 м, а общее расстояние для сети на Cheapernet-кабеля - около 1000 м. Приемопередатчик Cheapernet располо¬жен на сетевой плате и как для гальваниче¬ской развязки между адаптерами, так и для усиления внешнего сигнала Оптоволоконные линии.

Наиболее дорогими являются оптопроводники, называемые также стекловоло¬конным кабелем. Скорость распространения информации по ним достигает нескольких гигабит в секунду. Допустимое удаление более 50 км. Внешнее воздействие помех практически отсутствует.На данный момент это наиболее дорогостоящее соединение для ЛВС. Применяются там, где возникают электромагнитные поля помех или требу¬ется передача информа¬ции на очень большие расстояния без использования повтори¬телей.

Они обладают противоподспушивающими свойствами, так как техника ответв¬ле¬ний в оптоволоконных кабелях очень сложна. Оптопроводники объединя¬ются в JIBC с помощью звездообразного соединения. Показатели трех типовых сред для передачи приведены в таблице.Показатели Среда передачи данных Двух жильный кабель - витая пара Коаксиальный ка¬бель Оптоволо¬кон¬ный кабель Цена Невысокая Относительно высо¬кая Высокая Наращивание Очень простое Проблематично Простое Защита от про¬слушивания Незначительная Хорошая Высокая Показатели Среда передачи данных Двух жильный кабель - витая пара Коаксиальный ка¬бель Оптоволо¬кон¬ный кабель Проблемы с заземлением Нет Возможны Нет Восприимчи¬вость к поме¬хам Существует Существует Отсутствует Существует ряд принципов построения ЛВС на основе выше рассмот¬ренных компонентов.

Такие принципы еще называют - топологиями. 5. Принципы построения локальных вычислительных сетей.

Топология типа звезда. Концепция топологии сети в виде звезды пришла из области больших ЭВМ, в которой головная машина получает и обрабатывает все данные с пе¬риферийных устройств как активный узел обработки данных.Этот принцип применяется в системах передачи данных, например, в электронной почте RELCOM. Вся информация между двумя периферийными рабочими мес¬тами проходит через центральный узел вычислительной сети. Топология в виде звезды Пропускная способность сети определяется вычислительной мощно¬стью узла и гарантируется для каждой рабочей станции.

Коллизий (столкновений) данных не возникает. Кабельное соединение довольно простое, так как каждая рабочая станция связана с узлом. Затраты на прокладку кабелей высокие, особенно когда центральный узел географически расположен не в центре топологии.При расширении вычислительных сетей не могут быть использованы ранее выполненные кабельные связи: к новому рабочему месту необходимо прокладывать отдельный кабель из центра сети. Топология в виде звезды является наиболее быстродействующей из всех топологий вычислительных сетей, поскольку передача данных между рабочими станциями проходит через центральный узел (при его хорошей производительности) по отдельным линиям, используемым только этими рабочими станциями. Частота запросов передачи информации от одной станции к другой невысокая по сравнению с достигаемой в других тополо¬гиях. Производительность вычислительной сети в первую очередь зависит от мощности центрального файлового сервера.

Он может быть узким ме¬стом вычислительной сети. В случае выхода из строя центрального узла на¬рушается работа всей сети. Центральный узел управления - файловый сервер мотает реализо¬вать оптимальный механизм защиты против несанкционированного доступа к информации.

Вся вычислительная сеть может управляться из ее центра.Кольцевая топология.

При кольцевой топологии сети рабочие станции связаны одна с дру¬гой по кругу, т.е. рабочая станция 1 с рабочей станцией 2, рабочая станция 3 Кольцевая топология с рабочей станцией 4 и т.д. Последняя рабочая станция связана с первой. Коммуникационная связь замыкается в кольцо.Прокладка кабелей от одной рабочей станции до другой может быть довольно сложной и дорогостоящей, особенно если географически рабочие станции расположены далеко от кольца (например, в линию). Сообщения циркулируют регулярно по кругу.

Рабочая станция посы¬лает по определенному конечному адресу информацию, предварительно получив из кольца запрос. Пересылка сообщений является очень эффектив¬ной, так как большинство сообщений можно отправлять “в дорогу” по ка¬бельной системе одно за другим. Очень просто можно сделать кольцевой запрос на все станции.Продолжительность передачи информации увеличи¬вается пропорционально количеству рабочих станций, входящих в вычисли¬тельную сеть. Основная проблема при кольцевой топологии заключается в том, что каждая рабочая станция должна активно участвовать в пересылке информа¬ции, и в случае выхода из строя хотя бы одной из них вся сеть парализуется.

Неисправности в кабельных соединениях локализуются легко. Подключение новой рабочей станции требует кратко срочного выключения сети, так как во время установки кольцо должно быть разомкнуто.Ограниче¬ния на протяженность вычислительной сети не существует, так как оно, в конечном счете, определяется исключительно расстоянием между двумя рабочими станциями.

Структура логической кольцевой цепи Специальной формой кольцевой топологии является логическая кольцевая сеть. Физически она монтируется как соединение звездных топо¬логий.Отдельные звезды включаются с помощью специальных коммутато¬ров (англ. Hub - концентратор), которые по-русски также иногда называют “хаб”. В зависимости от числа рабочих станций и длины кабеля между рабо¬чими станциями применяют активные или пассивные концентраторы.

Актив¬ные концентраторы дополнительно содержат усилитель для подключения от 4 до 16 рабочих станций.Пассивный концентратор является исключи¬тельно разветвительным устройством (максимум на три рабочие станции). Управление отдельной рабочей станцией в логической кольцевой сети про¬исходит так же, как и в обычной кольцевой сети. Каждой рабочей станции присваивается соответствующий ей адрес, по которому передается управ¬ление (от старшего к младшему и от самого младшего к самому старшему). Разрыв соединения происходит только для нижерасположенного (ближайшего) узла вычислительной сети, так что лишь в редких случаях мо¬жет нарушаться работа всей сети. Шинная топология.

При шинной топологии среда передачи информации представляется в форме коммуникационного пути, доступного дня всех рабочих станций, к которому они все должны быть подключены.Все рабочие станции могут не¬посредственно вступать в контакт с любой рабочей станцией, имеющейся в сети. Шинная топология Рабочие станции в любое время, без прерывания работы всей вычис¬лительной сети, могут быть подключены к ней или отключены.

Функциони¬рование вычислительной сети не зависит от состояния отдельной рабочей станции. В стандартной ситуации для шинной сети Ethernet часто используют тонкий кабель или Cheapernet-кaбeль с тройниковым соединителем.Выклю¬чение и особенно подключение к такой сети требуют разрыва шины, что вы¬зывает нарушение циркулирующего потока информации и зависание сис¬темы. Новые технологии предлагают пассивные штепсельные коробки, че¬рез которые можно отключать и / или включать рабочие станции во время работы вычислительной сети. Благодаря тому, что рабочие станции можно включать без прерыва¬ния сетевых процессов и коммуникационной среды, очень легко прослуши¬вать информацию, т.е. ответвлять информацию из коммуникационной среды.

В ЛВС с прямой (не модулируемой) передачей информации всегда может существовать только одна станция, передающая информацию.Для предот¬вращения коллизий в большинстве случаев применяется временной метод разделения, согласно которому для каждой подключенной рабочей станции в определенные моменты времени предоставляется исключительное право на использование канала передачи данных.

Поэтому требования к пропуск¬ной способности вычислительной сети при повышенной нагрузке снижа¬ются, например, при вводе новых рабочих станций.Рабочие станции при¬соединяются к шине посредством устройств ТАР (англ. Terminal Access Point - точка подключения терминала). ТАР представляет собой специальный тип подсоединения к коаксиальному кабелю. Зонд игольчатой формы внедря¬ется через наружную оболочку внешнего проводника и слой диэлектрика к внутреннему проводнику и присоединяется к нему. В ЛВС с модулированной широкополосной передачей информации различные рабочие станции получают, по мере надобности, частоту, на ко¬торой эти рабочие станции могут отправлять и получать информацию.

Пе¬ресылаемые данные модулируются на соответствующих несущих частотах, т.е. между средой передачи информации и рабочими станциями находятся соответственно модемы для модуляции и демодуляции.

Техника широкопо¬лосных сообщений позволяет одновременно транспортировать в коммуни¬кационной среде довольно большой объем информации. Для дальнейшего развития дискретной транспортировки данных не играет роли, какая перво¬начальная информация подана в модем (аналоговая или цифровая), так как она все равно в дальнейшем будет преобразована.Характеристики топологий вычислительных сетей приведены в таб¬лице. Характери¬стики Топология Звезда Кольцо Шина Стоимость расширения Незначительная Средняя Средняя Присоединение абонентов Пассивное Активное Пассивное Защита от от¬казов Незначительная Незначительная Высокая Характери¬стики Топология Звезда Кольцо Шина Размеры сис¬темы Любые Любые Ограниченны Защищенность от прослуши¬вания Хорошая Хорошая Незначительная Стоимость подключения Незначительная Незначительная Высокая Поведение системы при высоких на¬грузках Хорошее Удовлетворитель¬ное Плохое Возможность работы в ре¬альном режиме времени Очень хорошая Хорошая Плохая Разводка ка¬беля Хорошая Удовлетворитель¬ная Хорошая Обслуживание Очень хорошее Среднее Среднее Древовидная структура ЛВС. На ряду с известными топологиями вычислительных сетей кольцо, звезда и шина, на практике применяется и комбинированная, на пример древовидна структура.

Она образуется в основном в виде комбинаций вы¬шеназванных топологий вычислительных сетей.

Основание дерева вычис¬лительной сети располагается в точке (корень), в которой собираются ком¬муникационные линии информации (ветви дерева). Вычислительные сети с древовидной структурой применяются там, где невозможно непосредственное применение базовых сетевых структур в чистом виде. Для подключения большого числа рабочих станций соответст¬венно адаптерным платам применяют сетевые усилители и / или коммута¬торы. Коммутатор, обладающий одновременно и функциями усилителя, на¬зывают активным концентратором.

На практике применяют две их разновидности, обеспечивающие под¬ключение соответственно восьми или шестнадцати линий.

Устройство.