Астахова Е.В. Теоретические основы информатики
Подождите немного. Документ загружается.
161
Рис. 4 Топология типа «кольцо»
Сообщения циркулируют регулярно по кругу. Получив из кольца запрос, рабочая
станция посылает по определенному конечному адресу информацию. Неисправности в
кабельных соединениях локализуются легко. Ограничение на протяженность
вычислительной сети определяется исключительно расстояниями между двумя рабочими
станциями.
Специальной формой кольцевой топологии является логическая кольцевая сеть.
Физически она монтируется как соединение звездных топологий. Отдельные звезды включаются с
помощью хабов. В зависимости от числа рабочих станций и длины кабеля между ними применяют
активные или пассивные концентраторы. Активные концентраторы дополнительно содержат
усилитель для подключения от 4 до 16 рабочих станций. Пассивный концентратор является
исключительно разветвительным устройством максимум на три рабочие станции. Каждой рабочей
станции присваивается адрес, по которому передается управление (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
может нарушаться работа всей сети.
С помощью мостов (специальных устройств, объединяющих локальные сети с
разной структурой) из вышеперечисленных типов структур могут быть построены сети со
сложной иерархической структурой.
Комбинированная древовидная структура образуется в виде комбинаций
основных топологий вычислительных сетей. Основание дерева вычислительной сети
располагается в точке (корень), в которой собираются коммуникационные линии
информации (ветви дерева). Вычислительные сети с древовидной структурой применяются
там, где невозможно непосредственное применение базовых сетевых структур в чистом
виде.
Файловый
сервер
Рис. 5 Древовидная структура ЛВС
2.1.2 Типы сетей по методам передачи информации
Локальная сеть Token Ring разработана фирмой IBM. В качестве передающей среды
применяется неэкранированная или экранированная витая пара или оптоволокно. Скорость
передачи данных 4 Мбит/с или 16 Мбит/с.
РС
Файловый сервер
РС
РС
РС
РС
РС
РС
РС
РС
РС
РС
РС
РС
РС
РС
РС
РС
РС
РС
РС
РС
162
Для управления доступом станций к передающей среде используется метод
маркерного кольца (Token Ring),в соответствии с которым:
• устройства подключены к сети по топологии кольцо;
• все устройства, подключенные к сети, могут передавать данные, только
получив разрешение на передачу (маркер);
• в любой момент времени только одна станция в сети обладает таким правом.
В IBM Token Ring используются три основных типа пакетов:
1. Пакет Управление/Данные. С помощью такого пакета выполняется передача
данных или команд управления работой сети.
2. Маркер. Станция может начать передачу данных только после получения
такого пакета. В одном кольце может быть только один маркер и, соответственно, только
одна станция с правом передачи данных.
3. Пакет сброса. Посылка такого пакета вызывает прекращение любых передач.
Локальная сеть Arcnet разработана корпорацией Datapoint в 1977 году. В качестве
передающей среды используется витая пара, коаксиальный кабель и оптоволоконный кабель.
Скорость передачи данных – 2.5 Мбит/с. При подключении устройств в Arcnet применяют топологии
шина и звезда.
Метод доступа Ethernet в 1975 году предложила компания Xerox Corporation. Позднее
к этому проекту присоединились компании Digital Equipment Corporation (DEC) и Intel Corporation.
На логическом уровне в Ethernet применяется топология «шина»:
• все устройства, подключенные к сети, равноправны, т.е. любая станция
может начать передачу в любой момент времени (если передающая среда свободна);
• данные, передаваемые одной станцией, доступны всем станциям сети.
Перед началом передачи рабочая станция определяет, свободен канал или занят.
Сообщение, предназначенное конкретной
станции включает в себя адрес станции и адрес
отправителя. Принимает сообщение станция-адресат, остальные — игнорируют его.
Аппаратура автоматически распознает коллизии, когда возникает одновременная передача
в одном направлении, и задерживает процесс передачи на некоторое время. Это время
небольшое и для каждой станции свое. Затем передача возобновляется.
2.2 ГЛОБАЛЬНЫЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СЕТИ
Всемирная тенденция к объединению компьютеров в сети обусловлена ускорением
передачи информационных сообщений, возможностью быстрого обмена информацией между
пользователями, получением и передачей сообщений не отходя от рабочего места, возможностью
мгновенного получения любой информации из любой точки земного шара. Телефонная сеть, а
затем специализированные сети передачи данных послужили основой для объединения
компьютеров в
информационно-вычислительные сети, образующие основное средство
коммуникации.
Глобальные сети (Wide Area Networks, WAN) предоставляют свои сервисы
большому количеству абонентов, разбросанных по большой территории, требует очень
больших затрат, в которые входят стоимость кабелей, коммутационного оборудования, и
усилительной аппаратуры, а также эксплуатационные затраты.
Типичными абонентами глобальной компьютерной сети являются локальные сети
предприятий, расположенные в разных городах и странах, которым нужно обмениваться
данными между собой.
S Основная цель создания сетей заключается в обеспечении обмена данных между
двумя вычислительными машинами, входящими в сеть.
Первоначально подобные сети в США связывали научные центры – университеты.
Первая сеть с коммутацией пакетов была разработана в Англии в 1968 году в
Национальной физической лаборатории.
Первая многоузловая сеть с коммутацией пакетов вступила в действие в США в 1969 году.
В 1971 создана сеть (Гавайи, США), в которой реализованы методы передачи пакетов по
радиоканалам.
163
Модель сети Ethernet была разработана сотрудниками фирмы Xerox в 1974-1976 годах.
Протокол этой сети был стандартизован в 80-х годах.
В 1974-1982 годах в США разработаны архитектуры и сетевые технологии, повлиявшие на
формирование современных сетей. Фирмой DEC в 1975 создана сеть Decnet, развивавшаяся
вплоть до 1990.
В 1982-1988 годах университетами и фирмами США была создана сеть Bitnet.
Выделяют два направления создания интерсетей — общедоступные
(предоставляют услуги всем желающим за определенную плату) и специализированные
сети (академические).
К общедоступным сетям принадлежит Internet, предоставляющий информацию о
различных научных исследованиях, огромные файловые архивы, коммерческие базы
данных, средства обмена информацией в режиме on-line (то есть когда время отклика
системы на запрос меньше, чем несколько секунд).
К специализированным академическим сетям принадлежит, например, интерсеть
Bitnet (Because It’s Time Network), которая относится к классу глобальных.
2.2.1 Передача информации в глобальных сетях
2.2.1.1 Традиционный способ передачи информации
S Устройством ПК, связывающим его с телефонной линией является модем.
Информация, представленная в компьютере в цифровом виде, с помощью модема
преобразуется в аналоговый сигнал, который проходит через аналоговую телефонную
линию на телефонную станцию.
На телефонной станции аналоговый сигнал преобразуется в цифровую форму и
передается по оптоволоконному каналу в уплотненном виде на другую станцию.
На другой станции цифровой сигнал вновь преобразуется в аналоговую форму и
по аналоговой линии абонента передается к другому модему.
Другой модем преобразует аналоговой сигнал в цифровую форму и полученную
информацию передает в компьютер. Таким образом получается, что данные на пути к
месту назначения проходят два цифро-аналоговых и два аналого-цифровых
преобразования.
Каждое аналого-цифровое преобразование сигнала на телефонной станции
добавляет шумы, возникающие при квантовании в восьмибитном аналого-цифровом
преобразователе (АЦП). Внутри модемов преобразование происходит практически без появления
шумов, так как в модемах применены АЦП с большей разрядностью и значения младших шумящих
битов просто отбрасываются. При достижении определенного порога (порог Шеннона)
соотношение сигнал
/шум становится слишком малым для качественной передачи данных.
Большинство каналов, связывающих телефонные станции выполнены цифровыми
оптоволоконными линиями уплотнения. Для того чтобы уменьшить количество шума, линию от
провайдера Internet до телефонной станции пользователя стали делать цифровой.
2.2.1.2 Выделенные линии. Радиоканалы
Удержание связи и стабильность скоростных характеристик соединения
определяются как параметрами протоколов модема, так и качеством телефонной линии.
;
Выделенная линия — это провода, которые проложены к пользователю от
сервера поставщика услуг Internet, и (иногда) дополнительное оборудование.
Радиосети передачи данных применяются в случаях, когда организация
проводных или оптоволоконных каналов связи невозможна физически, а существующие
каналы связи не удовлетворяют потребителей по скорости передачи информации, или их
использование является экономически нецелесообразным.
На здании устанавливается антенна, напоминающая обычную "тарелку" для приема
спутникового телевидения, которая через специальное оборудование соединяется с локальной
сетью офиса. Для объединения в общую сеть разбросанных точек используют специальные
радиомодемы, работающие в диапазоне сверхвысоких частот. Они обеспечивают устойчивую
связь на расстоянии от сотен метров до десятков километров.
От диапазона работы оборудования зависят дальность связи, скорость передачи
информации и требования к обеспечению "прямой видимости". Чем выше частота, тем
164
выше может быть скорость передачи данных, меньше дальность, выше требования к
обеспечению прямой видимости и больше чувствительность к перемене погоды.
136-174 Мгц — скорость передачи данных до 19,2 Кбит/с, дальность связи до 50-70 км,
связь может осуществлять "из-за угла" и за горизонтом за счет искривления пути прохождения
радиолуча у земли. Параметры связи почти не зависят от погодных условий;
400-512 Мгц — скорость передачи данных до 128 Кбит/с, дальность связи до 40-50 км.
Возможна радиосвязь при
помощи приема сигналов, отраженных от различных зданий и
сооружений, гор и т. д., хотя наличие прямой видимости желательно;
800-960 МГц и выше (30-35 ГГц) возможна скорость свыше 2 Мбит/с; обязательным
является условие прямой видимости между антеннами.
Дальность связи зависит так же от мощности передатчиков, чувствительности
приемников и характеристик применяемых антенн и радиочастотного кабеля.
2.2.1.3 Беспроводные системы
ТETRA — является полностью цифровой технологией, отличается улучшенным
качеством передачи и более экономичным использованием частотного ресурса. Этот
стандарт был разработан Европейским Институтом по стандартизации в области связи
(ETSI) для обеспечения надежной передачи
голоса и данных в мобильном режиме.
Беспроводные микросотовые сети стандарта DECT используются для создания
учрежденческо-производственных систем на ограниченной территории (здание,
предприятие) и для систем абонентского радиодоступа с выносом номерной АТС на
расстояние до 5 км.
Беспроводная технология Bluetooth (1998 г., Ericsson, Nokia, IBM, Intel, Toshiba)
совместима со многими протоколами и аналогичными системами (GSM, TCP, IP).
Bluetooth — маленький чип, представляющий собой
высокочастотный (2,4-2,48 ГГц)
приемопередатчик, работающий в диапазоне ISM (Industry, Science, Medicine).
Обеспечивается передача трех голосовых каналов. Поддерживает связь на расстоянии 100
и более метров. Как радиотехнология Bluetooth способна обходить препятствия, соединяя
устройства вне зоны прямой видимости по принципу «точка – точка» и «точка – много
точек». Чтобы избежать интерференции с другими беспроводными устройствами,
Bluetooth работает по принципу скачкообразного изменения частоты (1600 скачков в
секунду).
Технология Ultrawideband разработана для передачи потоков мультимедийной
информации на небольшие (до 30 м) расстояния со скоростью до 1 Гбит в секунду, что в 18
раз выше, чем у Wi-Fi.
3 ИНТЕРНЕТ
Абонентами компьютерных сетей являются в основном компьютеры, включенные
в ЛВС, и поэтому часто решается задача организации взаимодействия нескольких
удаленных локальных вычислительных сетей. При этом требуется обеспечить удаленному
компьютеру связь с любым компьютером удаленной локальной сети, и, наоборот, любому
компьютеру ЛВС с удаленным компьютером.
Internet является старейшей глобальной сетью; предоставляет различные способы
взаимодействия удаленных компьютеров и совместного использования распределенных
услуг и информационных ресурсов.
Компьютерная сеть Internet построена на базе компьютеров с ОС Unix и протокольного
стека TCP/IP.
;
Intranet — корпоративная сеть, использующая транспортные услуги Internet и
гипертекстовую технологию.
Информация собрана в файлы, которые хранятся на хост-компьютерах, и может
быть представлена в различных форматах. Любой компьютер, который поддерживает
протоколы TCP/IP, может выступать в качестве хост-компьютера.
;
Host-компьютер — компьютер, самостоятельно подключенный к Internet.
165
;
Интернет — это множество компьютеров, находящихся в разных местах, но
соединенных и обменивающихся информацией друг с другом.
Сеть состоит из миллионов HTML-страничек, хранящихся на миллионах
компьютеров, разбросанных по всему миру.
3.1 АДРЕСНОЕ ПРОСТРАНСТВО ИНТЕРНЕТ
Ключом к получению информации в Internet являются адреса ресурсов.
Используются почтовые адреса при пересылке сообщений по электронной почте и адреса
хост-компьютеров для соединения с ними и для получения файлов с информацией. Для
каждого компьютера устанавливается 2 адреса.
1. Цифровой IP-адрес длиной 32 бита, разделенных на 4 блока: 2 блока — адрес
сети, 2 блока — адрес компьютера внутри этой сети. Содержит полную информацию
необходимую для идентификации компьютера.
Пример. 344.40.9.100 (00110101.00101000.00001001.01001100)
адрес сети — 344.40, адрес подсети — 9, адрес компьютера — 100
2. Доменный адрес определяет область, представляющую ряд host-компьютеров. В
отличие от цифрового читается в обратном порядке. Домен — область адресного
пространства Internet. В доменной системе имен реализуется принцип назначения имен с
определением ответственности за их подмножество со стороны соответствующих
сетевых групп. И если каждая группа присваивает уникальные имена, то никакие две
системы в Сети не смогут получить одинаковые имена. Компьютерное имя включает по
крайней мере 2 уровня доменов, которые отделяются друг от друга точкой. Все имена
слева от домена верхнего уровня — поддомены общего домена.
S Доменное имя компьютера записывается латиницей, где все части имени разделяются
точками. Например, www.rambler.ru. Здесь www — имя сервера, rambler — имя домена второго
уровня, ru — имя домена первого уровня.
Домены, представленные географическими регионами, имеют имя, составленное
из двух букв. Домены, разделенные по тематическим признакам, имеют три буквы в
названии.
Пример. companya.msk.ru, window.edu
Россия — ru
edu — образовательное учреждение
gov — правительственное учреждение
com — коммерческая организация
net — относится к различным компьютерным сетям.
org — используется в основном некоммерческими организациями.
mil — военные организации
3.1.1 Система адресации URL
;
Адрес URL — универсальный указатель на ресурс — является сетевым
расширением понятия полного имени ресурса в операционной системе.
В URL указываются:
• имя файла и директория, где он находится;
• сетевое имя компьютера, на котором этот ресурс расположен;
• протокол доступа к ресурсу.
Пример. http://www.microlab.msk.ru/struct/lab/IVANOV.htm
При написании URL важно различать прописные и строчные буквы.
Первая часть http:// — это HyperText Transfer Protocol — протокол передачи
гипертекста, по которому обеспечивается доставка документа с Web-сервера Web-
браузеру. Вторая часть www.microlab.msk.ru указывает на доменное имя и адресует
конкретный компьютер или группу компьютеров, выполняющих одинаковую задачу.
Третья часть struct/lab/IVANOV.htm показывает программе-клиенту, где на данном
компьютере-сервере искать ресурс.
166
В адресе http://www.microlab.msk.ru/struct/lab/IVANOV.htm файл IVANOV.htm
находится в папке lab, которая расположена в папке struct. При этом речь может идти
совсем не о физической папке на диске компьютера, так как система адресации файлов в
рамках сервера может быть полностью виртуальной.
3.2 УСЛУГИ INTERNET
Обращаясь в Интернет, мы пользуемся услугами Интернет-провайдера или ISP.
;
ISP — Internet Service Provider — поставщик услуг Интернета.
Это организация, которая имеет собственную высокоскоростную сеть,
объединенную с другими сетями по всему земному шару. ISP-провайдеры — это крупные
компании, которые в нескольких населенных пунктах имеют так называемые точки
присутствия с аппаратным обеспечением для подключения клиентов к Интернету. В
основе объединения малых и больших сетей лежит цепь договорных соглашений. Каждый
пользователь Интернета имеет договор с определенным провайдером о подключении к его
сети. В свою очередь провайдеры договариваются о соединении их сетей. Это позволяет
обмениваться сообщениями всем компьютерам, подключенным к Интернету.
S Услуги предоставляемые сетью Internet условно делятся на две категории: обмен
информацией между абонентами сети и использование базы данных сети.
FTP (File Transfer Protocol — протокол передачи файлов). Дает возможность
абоненту обмениваться файлами с любым компьютером сети. Файлы становятся
доступными для работы (чтение, исполнение только после копирования на собственный
компьютер.
S FTP-протокол используется для перемещения данных между различными
операционными системами, которые могут встретиться в Internet.
Программа, реализующая FTP-протокол, устанавливает связь с одним из FTP-
серверов в Internet.
S Докачивание файла из сети Интернет после сбоя обеспечивает сервис FTP.
;
FTP-сервер — компьютер, содержащий файлы открытого доступа.
Большинство FТP-серверов работает под управлением операционной системы Unix;
команды вводятся из командной строки. Хотя пересылка файлов может быть выполнена с
помощью WWW, FTP-системы продолжают оставаться весьма популярными ввиду их
быстродействия и простоты использования.
Электронная почта. Осуществляет обмен почтовыми сообщениями с любым
абонентом сети.
Формат адреса: <имя пользователя>@<адрес host-компьютера>
Пример. Ivanov@abc.nsk.ru.
Часть слева от значка "@" — это имя почтового ящика (E-mail Account Name) на
сервере, из которого владелец адреса забирает письма. Часть справа от значка @
называется доменом и указывает на местонахождение этого почтового ящика.
Как правило, адрес электронной почты определяет не адрес домашнего
компьютера пользователя, а адрес сервера, на котором он получает почту.
Стандарт MIME — многоцелевое расширение почты Internet — позволяет вкладывать
в сообщение любые двоичные файлы (графику, аудио-, видеофайлы). Код ASCII используется для
передачи текстовых сообщений.
S Протоколы POP3 и SMTP используются для организации сервиса электронной почты.
POP3 используется почтовым клиентом для получения сообщений с почтового сервера. SMTP
позволяет организовать электронную переписку «всех со всеми» без предварительной
договоренности.
S Место
на сервере, где хранится сообщение электронной почты, пока его не запросит
получатель, называется электронным почтовым ящиком.
S Переписку с неизвестным адресатом в реальном времени обеспечивает сервис
Интернет-чат (IRC).
S IRC и ICQ являются средствами общения on-line.
167
Служба Gopher является средством поиска информации в Сети по ключевым
словам и фразам. На Gopher-сервере информация хранится в виде дерева данных
(иерархической системы меню). Gopher поддерживает разные типы файлов и выполняет
функции, аналогичные WWW.
Gopher-система является предшественником WWW и сейчас утрачивает свое
значение. Просмотр информации на Gopher-сервере организуется с помощью древовидного меню,
аналогичного меню в приложениях Windows или дереву каталогов файловой системы. Меню
верхнего уровня состоит из перечня крупных тем. Меню следующих уровней детализируют
выбранный элемент меню предыдущего уровня. Конечным пунктом движения вниз по дереву
(листом
дерева) служит документ.
Всемирная информационная сеть WWW. Все серверы WWW используют
специальный язык разметки гипертекста HTML.
6 августа 1991 года появился первый в мире web-сайт: http://info.cern.ch
Создатель: Тим Бернерс-Ли (в настоящее время возглавляет Консорциум Всемирной
паутины WWC, который занимается разработкой и внедрением стандартов Интернета)
;
HTML-документы — текстовые файлы со встроенными командами.
XML — язык разметки гипертекста — это стандартный язык разметки документов во
Всемирной паутине. Языки разметки используются везде, где требуется вывод форматированного
текста: в типографии (SGML, TeX, PostScript, PDF), пользовательских интерфейсах компьютеров
(Microsoft Word), Всемирной Сети (HTML, XHTML, XML, WML, PGML).
Связь между гипертекстами осуществляется с помощью ключевых слов.
Информация в WWW состоит из страниц (документов). Страницы могут содержать
графику, сопровождаться анимацией изображений и звуком, воспроизводимым
непосредственно в процессе поступления информации на экран пользователя.
Гипертекстовая организация означает, что в документе существуют специальные элементы
(текст или рисунки), называемые гипертекстовыми ссылками, щелчок мышью по которым
выводит на экран другой документ, на который указывает данная ссылка. При этом новый
документ может храниться на совершенно другом сайте, возможно, расположенном в
другом конце земного шара.
WWW-браузеры (программы-оболочки для вхождения в среду Интернет)
обеспечивают возможность обращения к автоматическим поисковым системам. В
браузеры встроены меню, имеющие ссылку на набор поисковых серверов (головных
компьютеров сети).
WebView — это браузер с синхронным переводом страниц, который построен на ядре
системы машинного перевода Stylus.
S Для просмотра веб-страниц и навигации между этими страницами в сети Интернет
используют специальные программы — браузеры.
S Приложение Internet Explorer позволяет загружать веб-страниы по протоколу http и
файлы по протоколу ftp.
Телеконференции Usenett использовались для перемещения новостей между
компьютерами по всему миру и впоследствии интегрировались в Internet. Серверы Usenet
имеют средства для разделения телеконференций по темам. Телеконференции
организованы по иерархическому принципу.
Верхний уровень составляют рубрики:
• comp — информация о компьютерах
• news — информация и новости Usenet
• tolk — дискуссии и др.
Программы службы Usenet делают подписку на телеконференции, тематический
выбор, обеспечивают пользователя сообщениями, посылают ответ пользователя всем
участникам телеконференции или конкретному автору.
Telnet предоставляет удаленный доступ, используемый для доступа в Internet к
библиотечным каталогам и электронным доскам объявлений. Пользователь получает
168
возможность доступа ко всем ресурсам удаленного компьютера в соответствии со своими
правами.
S Удаленное управление компьютером обеспечивает сервис Telnet.
3.3 АДРЕСАЦИЯ В IP СЕТЯХ
IP-адресация построена на концепции сети, состоящей из хостов и других сетей.
Хост представляет собой объект сети, который может передавать и принимать IP-пакеты.
Хосты соединены между собой через одну или несколько сетей.
S IP-адрес любого хоста состоит из адреса сети и адреса хоста в этой сети. Этот адрес
представляется 4 десятичными цифрами, каждое не превышающее 255 (адрес 32 битный). Этот
адрес разделяется на 2 или 3 части. Первая часть — адрес сети, вторая (если есть) — адрес
подсети, третья — адрес главной вычислительной машины.
Адресация IP обеспечивает пять различных классов сетей (A, B, C, D, E —
зарезервированный):
класс А — 0 <номер сети> <номер узла> — большие сети общего назначения;
класс В — 10 <номер сети> <номер узла> — сети среднего размер;
класс С — 110 <номер сети> <номер узла> — небольшие сети;
класс D — 1110 <адрес группы> — для обращения к группам машин;
класс Е — 11110 <зарезервирован>.
Класс Номер сети, байт Номер узла, байт Количество узлов
А 1 3 217-224
В 2 2 28-216
С 3 1 1-28
Первые биты адреса определяют, какая часть адреса относится к номеру сети, а
какая к номеру узла.
Некоторые IP адреса являются выделенными и трактуются по-особому:
• (все нули) 0.0.0.0 — обозначает данный узел
• (номер сети).(все нули), например, 194.28.0.0 — данная IP сеть
• (все нули).(номер узла), например, 0.0.0.18 — узел в данной локальной сети
• (все единицы) 255.255.255.255 — все узлы в данной локальной сети
• (номер сети).(все единицы) например 194.28.255.255 — все узлы в указанной
IP (локальной) сети
• 127.(что угодно) — “петля”. Этот адрес используется для тестирования ПО
— данные не передаются по сети, а возвращаются как только что принятые.
3.3.1. Структуризация IP-сетей с помощью масок
В
случае, если количество централизовано выделенных номеров сетей
недостаточно для того, чтобы структурировать сеть надлежащим образом, то
администратор использует маски, которые позволяют разделять одну сеть на несколько
подсетей.
;
Маска — это число, двоичная запись которого содержит единицы в тех разрядах,
которые должны интерпретироваться как номер сети.
Например, для стандартных классов сетей маски имеют следующие значения:
255.0.0.0 — маска для сети класса А;
255.255.0.0 — маска для сети класса В;
255.255.255.0 — маска для сети класса С.
Пример. Маска имеет значение 255.255.192.0 (11111111 11111111 11000000
00000000). Сеть имеет номер 129.44.0.0 (10000001 00101100 00000000 00000000), из
которого видно, что она относится к классу В. После наложения маски на этот адрес, число
разрядов, интерпретируемых как номер сети, увеличилось с 16 до 18 (две единицы в
третьем байте), т.е., администратор получил возможность использовать вместо одного
централизованно заданного ему номера сети — четыре. Первые 2 бита в третьем байте
169
могут принимать значения 00 — для исходного номера сети и значения 01, 10, 11 — для
номеров по маске:
129.44.0.0 (10000001 00101100 00000000 00000000)
129.44.64.0 (10000001 00101100 01000000 00000000)
129.44.128.0 (10000001 00101100 10000000 00000000)
129.44.192.0 (10000001 00101100 11000000 00000000)
Например, IP-адрес 129.44.141.15 (10000001 00101100 10001101 00001111),
который по стандартам IP задает номер сети 129.44.0.0 и номер узла 0.0.141.15, теперь, при
использовании маски, будет интерпретироваться как пара:
129.44.128.0 — номер сети, 0.0. 13.15 — номер узла.
3.4 СТЕК ПРОТОКОЛОВ TCP/IP
S Internet работает по протоколу TCP/IP.
Transmission Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP) — это промышленный стандарт
стека протоколов, разработанный для глобальных сетей.
Стек был разработан по инициативе Министерства обороны США для связи
экспериментальной сети ARPAnet с другими сетями как набор общих протоколов для разнородной
вычислительной среды. Университет Беркли, реализовал протоколы стека в своей версии ОС
UNIX. На этом же стеке работает всемирная информационная сеть Internet.
Стандарты TCP/IP опубликованы в серии документов Request for Comment (RFC), которые
описывают внутреннюю работу сети Internet. Некоторые RFC описывают протоколы и их
реализацию, в то время как другие обобщают условия применения.
При появлении новой технологии локальных или глобальных сетей, она быстро
включается в стек за счет разработки RFC, определяющего метод инкапсуляции IP-пакетов
в ее кадры.
В состав стека TCP/IP входят:
• SMTP — протокол электронной почты;
• TELNET — протокол эмуляции терминала;
• FTP — протокол передачи файлов;
• TFTP — простой протокол передачи файлов;
• TCP — протокол управления передачей; обеспечивает сервис надежной
доставки информации;
• UDP — пользовательский датаграммный протокол; обеспечивает
негарантированную доставку пакетов без установления соединения между клиентами;
• IP (Internet Protocol) — межсетевой протокол доставки между узлами;
• IPng (Internet Protocol new generation) — межсетевой протокол нового
поколения с усовершенствованной системой адресации.
Протоколы TCP/IP это:
• наиболее завершенный стандартный популярный стек сетевых протоколов;
• метод получения доступа к сети Internet;
• основа для создания intranet;
• аппарат, поддерживаемый всеми современными операционными системами;
• гибкая технология для соединения разнородных систем, как на уровне
транспортных подсистем, так и на уровне прикладных сервисов;
• масштабируемая межплатформенная среда приложений клиент-сервер.
Технология стека TCP/IP сложилась в основном в конце 1970-х годов и с тех пор
основные принципы работы базовых протоколов, (IP, TCP, UDP) и ICMP, практически не
изменились. Основные принципы остались неизменными: датаграммный метод работы,
фрагментация пакетов.
Название блока данных, передаваемого по сети, зависит от того, на каком уровне
стека протоколов он находится. Блок данных, с которым имеет дело сетевой интерфейс,
170
называется кадром. Блок данных, находящийся между сетевым интерфейсом и модулем IP,
называется IP-пакетом.
;
Модуль — это программа, взаимодействующая с драйвером, сетевыми
прикладными программами и другими модулями.
Блок данных, находящийся между модулем IP и модулем UDP, называется UDP-
датаграммой. Блок данных, находящийся между модулем IP и модулем TCP, называется
TCP-сегментом или транспортным сообщением. Блок данных, находящийся на уровне
сетевых прикладных процессов, называется прикладным сообщением.
Уровни протоколов TCP/IP
Уровень IV канальный поддерживает все популярные стандарты физического и
канального уровней. Например, для локальных сетей это Ethernet, для глобальных —
соединение «точка-точка».
Уровень III межсетевого взаимодействия занимается передачей пакетов с
использованием различных транспортных технологий локальных сетей, территориальных
сетей и т.п. В качестве основного протокола используется протокол IP.
Уровень II основной с протоколом управления передачей TCP и протоколом
датаграмм пользователя UDP. Протокол TCP обеспечивает надежную передачу сообщений
за счет образования виртуальных соединений. Протокол UDP обеспечивает передачу
прикладных пакетов датаграммным способом.
Уровень I прикладной использует протокол TCP в качестве транспорта для
надежной передачи файлов по протоколу FTP. Пользователю предоставляется
возможность интерактивной работы с удаленной машиной.
;
Процесс передачи пакета данных в другую сеть называется ретрансляцией.
;
Машина, выполняющая ретрансляцию, называется шлюзом.
S Сети с отличающимися протоколами данных объединяют с помощью шлюзов —
специальных сетевых устройств, обеспечивающих приведение одного протокола к формату
другого.
;
Маршрутизатор — устройство, обеспечивающее трафик между локальными
сетями, имеющими разные сетевые адреса.
Организации, занимающиеся стандартизацией протоколов компьютерных сетей:
ISOC (Internet Society) – Сообщество Интернета – это группа профессионалов и
экспертов, координирующая жизнедеятельность и развитие Интернета.
IAB (Internet Architecture Board) – техническая консультативная группа в составе ISOC;
наблюдает за архитектурой и развитием протоколов Интернета, создает стандарты, управляет
серией протоколов RFC (Request for Comments) и готовит различные периодические издания. В
составе IAB есть две основные группы – IETF (Internet Engineering Task Force) и IRTF (Internet
Researching Task Force).
IETF – рабочая группа
инженеров Интернета – для разработки новых протоколов.
IANA (Internet Assigned Numbers Authority) контролирует распределение в Интернете
параметров протокола IP, гарантируя, что каждый домен получит свое уникальное имя.
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
1. Назовите отличительные признаки новой информационной технологии.
2. Что входит в состав информационной системы?
3. Как развивался инструментарий информационных технологий?
4. Какие информационные технологии вы знаете?
5. Что влияет на пропускную способность канала связи?
6. Перечислите функции канального уровня.
7. Какие типы полей управления вы знаете?
8. Назовите параметры обслуживания протоколов
транспортного уровня.
9. Для чего используются доменные адреса?
10. Что представляет собой Internet?
11. Что входит в состав стека TCP/IP?
12. Перечислите уровни протоколов TCP/IP.