Что называется вычислительной сетью
Что называется вычислительной сетью
Классификация вычислительных сетей
В зависимости от средств связи и по территориальному признаку компьютерные сети делятся на:
локальные
региональные
глобальные.
По способу доступа к информации сети бывают:
ОпределенияТакое разделение в сети на клиента и сервер позволяет эффективно использовать технологию «клиент/сервер». В этом случае приложение делится на две части: клиентскую и серверную. Один или несколько мощных компьютеров сети конфигурируются как серверы приложений, на них выполняются серверные части приложений. Клиентские части выполняются на рабочих станциях, именно на них формируются запросы к серверам приложений и обрабатываются полученные результаты.
Технические средства, обеспечивающие передачу информации в коммуникационную среду
модем (преобразователь потока битов в аналоговые сигналы и наоборот)
концентратор (устройство, коммутирующее несколько внутренних каналов
связи в один внешний)
каналы связи: выделенные или коммутируемые телефонные каналы,
специальные каналы для передачи цифровой информации,
радиоканалы и каналы спутниковой связи.
Организация локальных сетей
В одноранговой сети каждый компьютер может быть и клиентом и сервером.
В ЛВС с выделенным сервером выделяется один или несколько серверов.
Организация глобальных сетей
Это связано с многообразием вычислительных сетей и сетевых программных средств, т.е. с проблемой объединения сетей различных архитектур.
Эта модель имеет семиуровневую структуру :
Система адресации в Интернет
Адреса бывают цифровые и доменные (область), как правило, используются доменные, в которых присутствует имя домена и 3-х символьное обозначение организации или страны, например:
Протоколы и услуги в Интернет
Наиболее известными являются следующие протоколы:
Организация корпоративных сетей
Корпоративная сеть может использовать специфическое оборудование, телекоммуникации и программное обеспечение, учитывающее особенности корпорации, владеющей сетью. Кроме того, она либо полностью изолирована от других сетей (не имеет никаких связей с ними), либо имеет более или менее защищённые внешние связи. Последнее означает, что связь с внешним миром, например, с Интернетом, осуществляется через компьютеры со специальным защитным программным обеспечением. Эти компьютеры называются брандмауэрами (англ. firewall ). Они препятствуют утечке корпоративной информации и несанкционированному проникновению в сеть снаружи, например, с целью порчи или копирования информации, предотвращают засорение сети ненужной информацией (лишней почтой, рекламой и т.п.). Считается, что Интернет появился как развитие корпоративной сети ARPAnet, которая была экспериментальной сетью Министерства обороны США.
Что называется вычислительной сетью
Краткий курс — основы компьютерных сетей. В этом материале я расскажу (сжато) об основах компьютерных сетей. Статья предназначена для начинающих, а так же будет полезна школьникам старших классов и студентам. Начнем с базовых определений.
Сеть – совокупность систем связи и систем обработки информации, которая может использоваться несколькими пользователями.
Компьютерная сеть – сеть, в узлах которой содержатся компьютеры и оборудование коммуникации данных.
Вычислительная сеть – соединенная каналами связи система обработки данных, ориентированная на конкретного пользователя.
Компьютерная сеть — представляет собой систему распределенной обработки информации. Что тут важно. Важно то, что в распределенной системе не важно откуда и с какого устройства вы заходите. Вы можете войти в сеть с любого устройства (персональный компьютер, ноутбук, планшетный компьютер, телефон) из любой точки мира где есть интернет.
Краткая история развития компьютерных сетей
Компьютерные сети появились в результате развития телекоммуникационных технологий и компьютерной техники. То есть появились компьютеры. Они развивались. Были телекоммуникационные системы, телеграф, телефон, то есть связь. И вот люди думали, хорошо было бы если бы компьютеры могли обмениваться информацией между собой. Эта идея стала основополагающей идеей благодаря которой появились компьютерные сети.
50-е годы: мейнфреймы
В 50-х года 20-го века появились первые «компьютеры» — мейнфреймы. Это были большие вычислительные машины которые могли занимать по площади современный спортивный зал. Вычислительные мощности были не большие, но факт в том что вычисления уже производила машина.
Начало 60-х годов: многотерминальные системы
В дальнейшем к одному мейнфрейму стали подключать несколько устройств ввода-вывода, появился прообраз нынешних терминальных систем да и сетей в целом.
70-е годы: первые компьютерные сети
?0-е годы, время холодной войны. СССР и США сидели возле своих ракет и думали кто же атакует (или не атакует) первым. Центры управления ракетами США располагались в разных местах удаленных друг от друга. Если в одном центре производится запуск ракет, после которого в центр попадает ракета врага, то вся информация в этом центре — утеряна. Управление перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA)) ставит перед учеными задачу — разработать технологию которая позволяла бы передавать информацию из одного стратегического центра в другой на случай его уничтожения.
В 1969 году появляется ARPANET (от англ. Advanced Research Projects Agency Network) — первая компьютерная сеть созданная на основе протокола IP который используется и по сей день. За 11 лет ARPANET развивается до сети способной обеспечить связь между стратегическими объектами вооруженных сил США.
Середина 70-х годов: большие интегральные схемы
На основе интегральных схем появляются «мини компьютеры». Они начинают выходить за пределы министерства обороны и постепенно внедряются в повседневную жизнь. За компьютерами начинают работать бухгалтера, менеджеры, компьютеры начинают управлять производством. Появляются первые локальные сети.
Локальная сеть (Local Area Network, LAN) – объединение компьютеров, сосредоточенных на небольшой территории. В общем случае локальная сеть представляет собой коммуникационную систему, принадлежащую
одной организации.
Сетевая технология – согласованный набор программных и аппаратных средств (драйверов, сетевых адаптеров, кабелей и разъемов), а также механизмов передачи данных по линиям связи, достаточный для построения вычислительной сети.
В период с 80-х до начала 90-х годов появились и прочно вошли в нашу жизнь:
Общие принципы построения сетей
Со временем основной целью компьютерных развития сетей (помимо передачи информации) стала цель распределенного использования информационных ресурсов:
Достичь эту цель помогали сетевые интерфейсы. Сетевые интерфейсы это определенная логическая и/или физическая граница между взаимодействующими независимыми объектами.
Сетевые интерфейсы разделяются на:
Из определения обычно ничего не ясно. Порт и порт, а что порт?
Начнем с того что порт это цифра. Например 21, 25, 80.
Это число записывается в заголовках протоколов транспортного уровня (об этом ниже). Порт указывает для какой программы предназначен тот или иной пакет (грубо говоря та или иная информация). Например, http-сервер работает через порт 80. Когда вы открываете браузер, вы отправляете запрос на веб-сервер через 80 порт и сервер понимает что это http запрос и вам нужен сервер который передаст вам страницу в формате html (ответ сервера).
Протокол
Протокол, например TCP/IP это адрес узла (компьютера) с указанием порта и передаваемых данных. Например что бы передать информацию по протоколу TCP/IP нужно указать следующие данные:
Адрес отправителя (Source address):
IP: 82.146.49.11
Port: 2049
Адрес получателя (Destination address):
IP: 195.34.32.111
Port: 53
Данные пакета:
…
Благодаря этим данным информация будет передана на нужный узел.
Пара клиент—сервер
Начнем с определений.
Клиент — это модуль, предназначенный для формирования и передачи сообщений-запросов к ресурсам удаленного компьютера от разных приложений с последующим приемом результатов из сети и передачей их соответствующим приложениям.
Сервер — это модуль, который постоянно, ожидает прихода из сети запросов от клиентов и, приняв запрос, пытается его обслужить, как правило, с участием
локальной ОС; один сервер может обслуживать запросы сразу нескольких клиентов (поочередно или одновременно)/
Проще говоря Сервер — это компьютер на котором установлена программа, или принтер. Клиент — это компьютер который подключается к программе, работает с ней и распечатывает какие-либо результаты, например.
При этом программа может быть установлена на Клиенте, а база данных программы на Сервере.
Топология физических сетей
Под топологией сети понимается конфигурация графа, вершинам которого соответствуют конечные узлы сети (например, компьютеры) и коммуникационной оборудование (например, маршрутизаторы), а ребрам – физические или информационные связи между вершинами.
Основных топологий сети 6. В целом тут все просто. На сегодняшний день наиболее распространенная топология — Дерево.
Адресация узлов сети
Множество всех адресов, которые являются допустимыми в рамках некоторой схемы адресации, называется адресным пространством. Адресное пространство может
иметь плоскую (линейную) организацию или иерархическую организацию.
Для преобразования адресов из одного вида в другой используются специальные вспомогательные протоколы, которые называют протоколами разрешения адресов.
Коммутация
Соединение конечных узлов через сеть транзитных узлов называют коммутацией. Последовательность узлов, лежащих на пути от отправителя к получателю, образует маршрут.
Обобщенные задачи коммутации
Уровни сетевой модели OSI и уровни TCP/IP
(OSI) Open System Interconnection — многоуровневая модель взаимодействия открытых систем, состоящая из семи уровней. Каждый из семи уровней предназначен для выполнения одного из этапов связи.
Для упрощения структуры большинство сетей организуются в наборы уровней, каждый последующий возводится над предыдущим.
Целью каждого уровня является предоставление неких сервисов для вышестоящих уровней. При этом от них скрываются детали реализации предоставляемого сервиса.
Протокол – формализованное правило, определяющие последовательность и формат сообщений, которыми обмениваются сетевые компоненты, лежащие на одном уровне, но в разных узлах.
Протоколы, реализующие модель OSI никогда не применялись на практике, но имена и номера уровней используются по сей день. 
Для лучшего понимания приведу пример. Вы открываете страницу сайта в интернете. Что происходит?
Браузер (прикладной уровень) формирует запрос по протоколу HTTP (уровень представлений и сеансовый уровень), формируются пакеты, передаваемые на порт 80 (транспортный уровень), на IP адрес сервера (сетевой уровень). Эти пакеты передаются по сетевой карте компьютера в сеть (канальный и физический уровень).
Уровни OSI — краткий обзор
Физический уровень. Если коротко и просто, то на физическом уровне данные передаются в виде сигналов. Если передается число 1, то задача уровня передать число 1, если 0, то передать 0. Простейшее сравнение — связать два пластиковых стаканчика ниткой и говорить в них. Нитка передает вибрацию физически.
Канальный уровень. Канальный уровень это технология каким образом будут связаны узлы (передающий и принимающий), тут вспоминает топологию сетей: кольцо, шина, дерево. Данный уровень определяет порядок взаимодействия между большим количеством узлов.
Сетевой уровень. Объединяет несколько сетей канального уровня в одну сеть. Есть, например, у нас кольцо, дерево и шина, задача сетевого уровня объединить их в одну сеть, а именно — ввести общую адресацию. На этом уровне определяются правила передачи информации:
Транспортный уровень обеспечивает надежность при передачи информации. Он контролирует отправку пакетов. Если пакет отправлен, то должно придти (на компьютер который отправлял пакет) уведомление об успешной доставке пакета. Если уведомление об успешной доставке не поступило то нужно отправить пакет еще раз. Например TCP и UDP.
Сеансовый уровень. Отвечает за управление сеансами связи. Производит отслеживание: кто, в какой момент и куда передает информацию. На этом уровне происходит синхронизация передачи данных.
Прикладной уровень. Осуществляет взаимодействие приложения (например браузера) с сетью.
Уровни TCP/IP
Набор протоколов TSP/IP основан на собственной модели, которая базируется на модели OSI.
Уровень сетевого интерфейса
Уровень сетевого интерфейса (называют уровнем 2 или канальным уровнем) описывает стандартный метод связи между устройствами которые находятся в одном сегменте сети.
Сегмент сети — часть сети состоящая из сетевых интерфейсов, отделенных только кабелями, коммутаторами, концентраторами и беспроводными точками доступа.
Этот уровень предназначен для связи расположенных недалеко сетевых интерфейсов, которые определяются по фиксированным аппаратным адресам (например MAC-адресам).
Уровень сетевого интерфейса так же определяет физические требования для обмена сигналами интерфейсов, кабелей, концентраторов, коммутаторов и точек доступа. Это подмножество называют физическим уровнем (OSI), или уровнем 1.
Например, интерфейсы первого уровня это Ethernet, Token Ring, Point-to-Point Protocol (PPP) и Fiber Distributed Data Interface (FDDI).
Немного о Ethernet на примере кадра web-страницы
Пакеты Ethernet называют кадрами. Первая строка кадра состоит из слова Frame. Эта строка содержит общую информацию о кадре.
Далее в кадре располагается заголовок — Ethernet.
После заголовка кадра идет заголовок протокола IPv4, TCP и HTTP.
В конце идет заголовок HTTP с запросом GET (GET — один из вариантов запроса к веб-серверу).
Таким образом цель кадра — запрос содержимого веб-страницы которая находится на удаленном сервере.
В полном заголовке Ethernet есть такие значения как DestinationAddress и SourceAddress которые содержат MAC-адреса сетевых интерфейсов.
DestinationAddress показывает MAC шлюза в локальной сети, а не веб-сервера, так как протоколы 2-го уровня «не видят» дальше локальной сети.
Поле EthernetType указывает на следующий протокол более высокого уровня в кадре (IPv4).
Коммутаторы считывают адреса устройств локальной сети и ограничивают распространение сетевого трафика только этими адресами. Поэтому коммутаторы работают на уровне 2.
Уровень Интернета
Уровень интернета называют сетевым уровнем или уровнем 3. Он описывает схему адресации которая позволяет взаимодействовать устройствам в разных сетевых сегментах.
На уровне интернета преимущественно работает протокол IP, работающие на уровне 3 устройства — маршрутизаторы. Маршрутизатор читает адрес назначения пакета, а затем перенаправляет сообщение по соответствующему пути в пункт назначения. Подробнее о маршрутизации вы можете почитать в статье маршрутизация в windows.
Если адрес в пакете относится к локальной сети или является широковещательным адресом в локальной сети, то по умолчанию такой пакет просто отбрасывается. Поэтому говорят, что маршрутизаторы блокируют широковещание.
Стек TCP/IP реализован корпорацией Microsoft ну уровне интернета (3). Изначально на этом уровне использовался только один протокол IPv4, позже появился протокол IPv6.
Протокол версии 4 отвечает за адресацию и маршрутизацию пакетов между узлами в десятках сегментах сети. IPv4 использует 32 разрядные адреса. 32 разрядные адреса имеют довольно ограниченное пространство, в связи с этим возникает дефицит адресов.
Протокол версии 6 использует 128 разрядные адреса. Поэтому он может определить намного больше адресов. В интернете не все маршрутизаторы поддерживают IPv6. Для поддержки IPv6 в интернете используются туннельные протоколы.
В Windows по умолчанию включены обе версии протоколов.
Транспортный уровень
Транспортный уровень модели TCP/IP представляет метод отправки и получения данных устройствами. Так же он создает отметку о предназначении данных для определенного приложения. В TCP/IP входят два протокола транспортного уровня:
Прикладной уровень
Прикладной уровень — это этап связи на котором сетевые сервисы стандартизированы. Многие знают протоколы прикладного уровня: POP3, HTTP, Telnet, FTP и другие. Как правило программы работающие с этими протоколами имеют дружественный, интуитивно-понятный интерфейс.
Изучив этот материал вы изучили основы компьютерных сетей.
Обучаю HTML, CSS, PHP. Создаю и продвигаю сайты, скрипты и программы. Занимаюсь информационной безопасностью. Рассмотрю различные виды сотрудничества.
Что называется вычислительной сетью
По типу сетевой топологии
В глобальных сетях для передачи информации применяются следующие виды коммутации:
Большой интерес представляет глобальная информационная сеть Интернет.
Интернет объединяет множество различных компьютерных сетей (локальных, корпоративных, глобальных) и отдельных компьютеров, которые обмениваются между собой информацией по каналам общественных телекоммуникаций.
В настоящее время в Интернете существует достаточно большое количество сервисов, обеспечивающих работу со всем спектром ресурсов. Наиболее известными среди них являются:
Запись адреса электронной почты строится по определенной форме и состоит из двух частей:
Имя_пользователя, чаще всего, имеет произвольный характер и задается самим пользователем.
Имя_сервера жестко связано с выбором пользователем сервера, на котором он разместил свой почтовый ящик.
Пример: ivanov@yahoo.com, petrov@yandex.ru, sidorov@mail.ru, odnoh1946@hotmail.com, saturn_948@yahoo.it, guitar2@btinternet.com
Условное разделение адресов электронной почты:
Для того чтобы электронное письмо дошло до адресата, оно, кроме самого сообщения, обязательно должно содержать адрес электронной почты получателя письма.
Почтовый ящик представляет собой часть дискового пространства на сервере с определенным именем (адресом), где может храниться почтовая информация для пользователя сети Интернет. Работать с электронной почтой можно при помощи почтовой программы (почтового клиента), установленной на компьютере пользователя или при помощи браузера, с помощью web-интерфейса. Почтовая программа (клиент электронной почты, почтовый клиент) — программное обеспечение, устанавливаемое на компьютере пользователя, предназначенное для получения, написания, отправки, хранения и обработки сообщений электронной почты пользователя.
Почтовые программы обычно предоставляют пользователю также многочисленные дополнительные сервисы по работе с почтой (выбор адресов из адресной книги, автоматическую рассылку сообщений по указанным адресам и др.). Любой пользователь Интернета может получить свой “почтовый ящик” на одном из почтовых серверов Интернета (обычно на почтовом сервере провайдера), в котором будут храниться
У каждой сетевой службы должен быть свой протокол. Он определяет порядок взаимодействия клиентской и серверной программ. От него зависит, что может запросить та или иная сторона, а что — не может; на что может ответить сторона, а на что — не должна. Он же определяет, в какой форме должен быть сделан запрос и как должен быть представлен ответ.
Для отправки на сервер и для пересылки между серверами используют протокол, который называется SMTP (Simple Mail Transfer Protocol — простейший протокол передачи сообщений). Он не требует идентификации личности.
Кроме того, электронная почта позволяет:
Телеконференция осуществляется на базе программно-технической среды, которая обеспечивает взаимодействие пользователей. Основным достоинством телеконференций является возможность получения практически любой информации в достаточно короткие сроки.
Три типа телеконференций
Всё обеспечение сети разделяют на два вида:
1.Аппаратное – оборудование, которое обеспечивает существование и функционирование сети
2.Программное – программы необходимые для работы в сети
Чтобы сеть функционировала нужны сервера, компьютеры абонентов, устройства для объединения компьютеров в сети и линии связи между ними.
Компьютер-сервер – это высокопроизводительный компьютер, который постоянно подключён к сети и имеет бесперебойное электропитание, при этом он занимается постоянным приёмом/передачей информации по сети и обеспечивает предоставление информационных услуг в сети.
Компьютер-терминал – это наш домашний компьютер, через который мы выходим в интернет для получения и передачи информации.
Чтобы выйти в интернет не достаточно одного компьютера, ещё для этого необходим модем.
Модем – название произошло от слов модулятор/демодулятор. Модуляция – это преобразование информации из дискретной цифровой формы в аналоговую при передаче информации в сеть, демодуляция – наоборот. Информация в ЭВМ имеет дискретную двоичную форму, а линии телефонной связи, через которые выходим в интернет передают аналоговый – непрерывный сигнал, вот для того чтобы преобразовывать сигнал из одного вида в другой и нужен модем.
Модем (модулятор/демодулятор) — устройство для преобразования физической формы представления информации из компьютерного стандарта в стандарт телефонной связи и обратно.
До развития интернета самыми популярными были модемы для коммутируемых телефонных линий или как их ещё называли dial-up модемы, которые издавали шипяще-звинящие звуки в момент подключения к сети и обеспечивали скорость передачи до 8 килобит в секунду.
На скорость работы таких модемов влияла их скорость, измеряющаяся в бодах.
Бод — единица скорости передачи сигнала, измеряемая числом дискретных переходов или событий в секунду. Бод используется как единица измерения при обозначении скорости модемов для коммутируемых телефонных линий, выражающая число изменений состояния канала связи в секунду (для модема – действительную частоту несущей при передаче данных).
Названа в честь Эмиля Бодо, изобретателя кода Бодо — кодировки символов для телетайпов.
Иногда ошибочно считают, что бод — это количество бит, переданное в секунду. Но это верно лишь для двоичного кодирования. Например, в современных модемах используется квадратурная амплитудная манипуляция, и одним изменением уровня сигнала может кодироваться несколько (до 16) бит информации.
Например, при символьной скорости 2400 бод скорость передачи может составлять 9600 бит/c благодаря тому, что в каждом временном интервале передаётся 4 бита.
Кроме этого, бодами выражают полную ёмкость канала, включая служебные символы (биты), если они есть. Эффективная же скорость канала выражается другими единицами, например битами в секунду (бит/c, bps).
В высокоскоростных модемах один символ несёт несколько битов. Например, модемы V.22bis и V.32 передают 4 бита на 1 символ, V.32bis – 6 битов, а V.34 – 9.
До появления DSL модемов скорость интернета у обычных пользователей была не большой, но теперь с приходом технологий DSL и VPN скорость интернета ограничивается чаще только тарифным планом провайдера.
Также необходимым наличием, в случае подключения к интернету по выделенному каналу связи или с помощью DSL модема необходима сетевая карта.
Сетевая карта (сетевая плата или Ethernet-адаптер или NIC – network interface card) – периферийное устройство, позволяющее компьютеру взаимодействовать с другими устройствами сети.
Существует 4 основных вида линий (каналов) связи:
1. Телефонные линии
2. Электрическая кабельная сеть
3. Оптоволоконная кабельная сеть
4. Радиосвязь (радиорелейные линии, спутники)
Все эти каналы связи различаются по пропускной способности, помехоустойчивости, стоимости.
Самый дешёвые – телефонные, т.к. их уже протянули и они используются и для обычных телефонов, самые дорогие – оптоволоконные.
Помехоустойчивые – оптоволоконные, неустойчивые – радиосвязь.
Пропускная способность — это максимальная скорость передачи информации по каналу. Измеряется в Кбит/с или Мбит/с.
Примерная оценка пропускной способности телефонных линий около 50Мбит/с, у оптоволоконных и радиосвязи до 1Гбит/с.
Основным ПО для функционирования сетей являются сетевые операционные системы на серверах: Windows Server, FreeBSD, различные версии Linux и другие.
ПО делится на два вида:
Базовое — обеспечивает поддержку работы сети по протоколу TCP/IP.
Прикладное — обеспечивает работу служб интернета — WWW, почта и другие.
Основная технология работы сети – клиент-сервер – программа-клиент на компьютере абонента сети формирует запросы, а сервер обрабатывает эти запросы.
Интернет — это всемирная система компьютерных сетей, объединённых на базе общего протокола TCP/IP, также её именуют WWW – World Wide Web – всемирная паутина или всемирная информационная сеть.
Всемирная сеть состоит из сети документов, ещё их называют веб-страницами, связанных между собой гиперссылками.
HTTP – Hyper Text Transfer Protocol – протокол передачи гипертекста, который занимается обработкой гиперссылок, поиском и передачей документов клиенту.
Гиперссылка (гипертекст) — это слово или участок текста, который выделен каким-либо цветом и щелчок по которому позволит перейти на другую веб-страницу или веб-сайт.
Гиперссылка, связанная с другой страницей образует гиперсвязь. Если гиперсвязь осуществляется между мультимедиа документами, то она образует систему — гипермедиа.
Веб-страницы хранятся на веб-сервере, а если страницы находятся в одном домене, то все вместе они составляют веб-сайт.
Для просмотра веб-документов в сети Интернет необходима клиент-программа — браузер.
Практически все услуги Internet построены на принципе клиент-сервер. Вся информация в Интернет хранится на серверах. Обмен информацией между серверами сети осуществляется по высокоскоростным каналам связи или магистралям.
К таким магистралям относятся: выделенные телефонные аналоговые и цифровые линии, оптические каналы связи и радиоканалы, в том числе спутниковые линии связи. Серверы, объединенные высокоскоростными магистралями, составляют базовую часть Интернет.
Сети национальных провайдеров объединяются в сети транснациональных провайдеров или провайдеров первого уровня. Объединенные сети провайдеров первого уровня составляют глобальную сеть Internet.
Услуги, которые могут быть предоставлены пользователям в Интернет: