Тема 3 Сетевые информационные технологии Компьютерной сетью КС

Тема 3 Сетевые информационные технологии Компьютерной сетью (КС), или сетью ЭВМ, называется комплекс территориально рассредоточенных ЭВМ, связанных между собой каналами передачи данных и сетевым программным обеспечением для предоставления совместного доступа к общему ресурсу сети потенциальному пользователю сети и обмена информацией.

По территориальному признаку КС делятся на: • локальные (Local Area Network, LAN) – сети, организованные в пределах существенно ограниченной территории (комната, этаж, здание, соседние здания). Размер локальной сети не превышает нескольких километров. Компьютеры локальной сети образуют рабочие группы или домены. • региональные (Metropolian Area Network, MAN) – сети, расположенные на обширном участке местности. Региональная сеть может соединять компьютеры внутри города, экономической зоны или отдельно взятой страны. • глобальные (Wide Area Network, WAN) – сети, которые простираются на расстояния от десятков до десятков тысяч километров и могут объединять сотни локальных. Среди глобальных компьютерных сетей наиболее популярной является сеть Интернет.

Указанные выше сети различаются: • методами передачи данных. В локальных сетях, используются методы, не требующие предварительной установки соединения – данные просто передаются в канал связи без подтверждения готовности их принять. Глобальные сети ориентированы на соединение; • скоростью передачи данных. Скорость передачи данных в локальных сетях значительно выше (10, 16 и 100 Мбит/с), чем в глобальных (от 2, 4 Кбит/с до 2 Мбит/с); • разнообразием услуг. В локальных сетях существует широкий набор услуг, таких как файловые службы, услуги печати, услуги баз данных и т. д. Глобальные сети предоставляют в основном услуги, связанные с почтой и обменом файлами; • масштабируемостью (возможностью расширения при сохранении качества). Локальные сети обладают плохой масштабируемостью. Глобальным сетям присуща хорошая масштабируемость, так как они изначально разрабатывались для сколь угодно большого числа пользователей.

• В зависимости от распределения функций (клиент/сервер) между компьютерами локальные сети делятся на: • одноранговые; • сети с выделенным сервером. В одноранговых локальных сетях каждый компьютер может выполнять как функции клиента, так и функции сервера. Одноранговые сети строятся для небольшого количества компьютеров. При построении сложных сетей, один или два компьютера выделяют для выполнения сетевых функций (сети с выделенным сервером). К таким серверам предъявляются более высокие требования по их техническому обеспечению, производительности, объему памяти, надежности защиты информации.

Сетевой протокол – правила обмена информацией по сети. Как и в Интернете, информация в интранет размещается на web–страницах, а доступ к ней можно получить с помощью программ-браузеров Сетевой протокол устанавливает правила работы в сети: • способы передачи данных, • адресация данных, • стандарты связи, • правила обработки ошибок и многое другое. Наиболее распространенным в мире сетевым протоколом является протокол Интернета – TCP/IP.

TCP/IP – это множество коммуникационных протоколов, которые определяют, как компьютеры различных типов могут общаться между собой. Протоколы TCP (Transmission Control Protocol) – протоколы управления передачей. Протоколы IP (Internet Protocol) – протоколы маршрутизации обеспечивают доставку всех пакетов, они добавляют к каждому пакету служебную информацию с адресами отправителя и получателя и отвечают за адресацию сетевых узлов. Трафик – сетевой информационный поток. Важнейшей характеристикой сети является скорость ее трафика. Она измеряется в битах в секунду (бит/с). а также Килобитах в секунду (Кбит/с), Мегабитах в секунду (Мбит/с ) Скорость передачи информации в локальных сетях: • 10 Мбит/с – Ethernet • 100 Мбит/с – Fast Ethernet • 1000 Мбит/с – Gigabit Ethernet

Топология «шина» Подключенные к шине устройства образуют последовательное соединение. Для реализации шинной топологии используют обычно тонкий коаксиальный кабель.

Топология «звезда» Каждое устройство подключается к центральному устройству – концентратору. Одновременно работают только две станции, соединенные физически через центральное устройство. Реализуется с помощью кабеля «витая пара» .

Топология «кольцо» • В сетях с кольцевой топологией данные передаются по кольцу от одного компьютера к другому, как правило, в одном направлении. Если компьютер распознает данные как «свои» , то он их принимает. Такие сети строятся всегда, если требуется контроль предаваемой информации,

Архитектура компьютерных сетей • Для решения проблемы объединения различных сетей ISO разработала модель архитектуры открытых систем. • Открытая система — система, взаимодействующая с другими системами в соответствии с принятыми стандартами. • В настоящее время модель взаимодействия открытых систем (ВОС) является наиболее популярной сетевой архитектурной моделью. (англ. Open Systems Interconnection (OSI)).

Модель взаимодействия открытых систем состоит из семи уровней

7 -й уровень — прикладной — обеспечивает поддержку прикладных процессов конечных пользователей. 6 -й уровень — представительный — определяет синтаксис данных в модели, т. е. представление данных. 5 -й уровень — сеансовый — реализует установление и поддержку сеанса связи между двумя абонентами через коммуникационную сеть. 4 -й уровень — транспортный — обеспечивает интерфейс между процессами и сетью. 3 -й уровень — сетевой — определяет интерфейс оконечного оборудования данных (абонентские ЭВМ и терминалы) пользователя с сетью коммутации пакетов. 2 -й уровень — канальный — уровень звена данных — реализует процесс передачи информации по информационному каналу. 1 -й уровень — физический — выполняет все необходимые процедуры в канале связи. Его основная задача — управление аппаратурой передачи данных и каналом связи.

Достоинство: • изменение одного из уровней не влечет за собой необходимости внесения изменений в другие уровни.

• Глобальная сеть Интернет • Интернет (Internet) – глобальная КС, представляющая собой всемирное объединение неоднородных КС, образующих единое информационное пространство, благодаря использованию стандартных протоколов передачи данных. • Начало развития сети Интернет связано с созданием в 1969 году в США сети ARPANET, для отработки методов поддержки связи, в случае ядерной атаки, руководство которой осуществлялось военным ведомством США.

Основные виды сервиса Интернет • • • • • Всемирная паутина Веб-форумы Блоги Вики-проекты (в частности, Википедия) Интернет-магазины Интернет-аукционы Электронная почта и списки рассылки Группы новостей (в основном, Usenet) Файлообменные сети Электронные платёжные системы Интернет-радио Интернет-телевидение IP-телефония Мессенжеры FTP-сервера IRC (реализовано также как веб-чаты) Поисковые системы Интернет-реклама

• WWW (World Wide Web, Web) – всемирная паутина – одна из последних по времени появления среди услуг Интернет, но наиболее динамично и быстро развивающаяся • Гипертекст – документ или множество документов, непременной составной частью которых являются гиперссылки. • Впервые идею гипертекста в 1945 году высказал американский ученый Ванневар Буш. Термин "гипертекст" был введен в 1965 году американским ученым Тедом Нелсоном. В 1968 году изобретатель манипулятора мышь Дуглас Энгельберт продемонстрировал свою гипертекстовую систему. • В 1991 году была разработана сетевая гипертекстовая технология и создана web-система Интернета.

• Для создания и оформления гипертекстовых документов используется язык разметки гипертекста HTML (Hypertext Markup Language). • Созданным файлам присваивается расширение. html или. htm. • Web-страница – это гипертекстовый документ в формате. html. • World Wide Web использует протокол передачи гипертекста – HTTP (Hypertext Transfer Protocol) в качестве основного протокола работы. Для доступа к объектам (Web-страницам) протокол НТТР использует их универсальный указатель ресурса – URL (Uniform Resource Locator). В общем виде формат URL можно представить следующим образом: метод доступа: //сетевой адрес компьютера/путь/имя файла,

Электронная почта • Электронная почта (e-mail) современное телекоммуникационное средство, позволяющее обмениваться подготовленной в электронном виде информацией между пользователями, имеющими доступ к КС. • Электронная почта может быть реализована в любой КС, однако ее возможности становятся несомненно шире, при подключении КС к сети Интернет. • Основное применение электронной почты – это ведение личной переписки.

• Для работы с электронной почтой наиболее популярными являются такие прикладные протоколы как SMTP, POP и IMAP. • Протокол SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) – простой протокол передачи почты, который обеспечивает отправку исходящих сообщений, поддерживает передачу сообщений между произвольными узлами компьютерной сети, непрерывно работающими в режиме on-line. • Протоколы POP (Post Office Protocol), POP 2 или POP 3 по запросу конечного пользователя открывают ему доступ к пришедшим на его имя и находящимся на почтовом сервере электронным сообщениям (как правило, после ввода пароля). • Более широкими и гибкими возможностями, чем протоколы семейства POP, обладает протокол IMAP (Internet Message Access Protocol).

• Почтовый сервер – программа, которая пересылает сообщения из почтовых ящиков на другие серверы или на компьютер пользователя по запросу его почтового клиента и принимает письма на почтовый сервер. • Почтовый клиент – программа, помогающая составлять и посылать электронные сообщения, получать и отображать письма на компьютере пользователя. • Наряду с обычной электронной (e-mail) почтой в последние годы образовалась и развивается другая система электронной почты Интернета, основанная на технологии WWW и называемая Web-почтой или Webmail.

Тема 4. Системное программное обеспечение КИТ. Операционные системы. Под программным обеспечением (Software) понимается совокупность программ, выполняемых вычислительной системой. Способы распространения ПО: • Открытое; • Лицензионное. Открытое – исходный код создаваемых программ общедоступен для просмотра и изменения. Позволяет использовать уже созданный код для своих нужд, и, возможно, помочь в разработке открытой программы. Лицензирование программ – процедура, позволяющая организации или частному лицу приобрести, установить и использовать ПО на отдельном ПК или в сети, соответственно лицензионному соглашению с производителем ПК. 21

Программное обеспечение (ПО) Системное Операционные системы Сервисные системы Системы Тех обслуживания Программные оболочки и среды Служебные программы (утилиты) Прикладное Прикладные программы польз Пакеты прикладных программ (ППП) Общего назначения Инструментальное Системы программирования Инструментальные среды Системы моделирования Методоориентированные Проблемноориентированные Интегрированные 22

• Системное программное обеспечение (СПО) – это программы, управляющие работой ИС, и выполняющие различные вспомогательные функции, например, управление ресурсами ИС, проверка работоспособности технических устройств, выдача справочной информации о состоянии ИС и др. • В состав СПО входят операционные системы (ОС) и сервисные систем (СС). 23

Операционные системы • Операционная система (ОС) – это комплекс программ, предназначенных для управления загрузкой, запуском и выполнением других пользовательских программ, а также для планирования и управления вычислительными ресурсами ИС. Компоненты ОС: • пользовательский интерфейс: • управление файловой системой; • расшифровку и выполнение команды; • драйверы периферийных устройств. 24

Классификация ОС По числу одновременно работающих пользователей: • однопользовательские (например, MS DOS, Windows 3. х); • многопользовательские (сетевые ) (, Unix, Linux, Windows 2000). По интерфейсам пользователей : • командного интерфейса (например, MS DOS); • графического интерфейса (например, Windows). По числу разрядов адресной шины компьютеров, на которые ориентирована ОС, – на 16 -ти разрядные (MS DOS); – 32 -х разрядные (Windows 2000) и – 64 -разрядные (Windows 2003). 25

• Ядром операционной системы является модуль, который обеспечивает управление файлами – файловая система. • Физическая организация данных на носителе зависит от файловой системы. • Выделяют различные типы файловых систем, например, FAT, NTFS, CDFS. • Файловая система FAT (File Allocation Table) разрабатывалась для гибких дисков, и представляет собой таблицу размещения файлов MS DOS и Windows 9 x. • NTFS (New Technology File System), разработанная Microsoft специально для Windows NT, поддерживает длинные имена файлов (до 255 символов); • CDFS (Compact Disk File System) – специальную файловую систему для CD-ROM.

• Пример: файловая система FAT. предусматривает выделение в процессе форматирования диска специальных областей: системной и данных. • компоненты системной области являются: – загрузочная запись; – таблицы размещения файлов (FAT) (обычно их две – основная и копия); – корневой каталог. • Область данных содержит файлы и подкаталоги.

• Файл – это поименованная последовательность любых данных, стандартная структура которой обеспечивает ее размещение в памяти машины, представляющая собой наименьшую единицу хранения информации. • Атрибутами файла является его имя, расширение. • Имя файла – это символьная строка, правила построения которой зависят от конкретной файловой системы. • Расширение имени файла информирует о типе данных, хранимых в файле, поэтому его иногда называют типом файла : bat, com, exe Характеристики файлов – размер в байтах; дата и время создания; дополнительные атрибуты: R(read only)-только для чтения; H(hidden)-скрытый; S(system)-системный; A(archive)-неархивированный.

Программные продукты семейства Windows обладают общими характерными чертами: • • единый графический пользовательский интерфейс; многозадачность; поддержка работы в сетевой среде; наличие универсальной системы средств обмена данными между приложениями (буфер обмена, динамический обмен данными – DDE, связывание и встраивание объектов – OLE). • В операционных системах семейства Windows реализована открытая архитектура (Windows Open Services Architecture – WOSA), которая предоставляет механизмы для решения задачи передачи информации независимо от ее местоположения и формата представления.

• • • • Windows NT 3. 1 (1993) Windows NT 3. 5 (1994) Windows NT 3. 51 (1995) Windows NT 4. 0 (1996) Windows 2000 (2000) — Windows NT 5. 0 Windows XP (2001) — Windows NT 5. 1 Windows XP 64 -bit Edition (2006) — Windows NT 5. 2 Windows Server 2003 (2003) — Windows NT 5. 2 Windows Vista (2006) — Windows NT 6. 0 Windows Home Server (2007) — Windows NT 5. 2 Windows Server 2008 (2008) — Windows NT 6. 0 Windows Small Business Server (2008) — Windows NT 6. 0 Windows 7 — Windows NT 6. 1 (2009) Windows Server 2008 R 2 — Windows NT 6. 1 (2009)

Основные тенденции развития ОС • Расширяемость- возможность внесения дополнительных функций без разрушения целостности системы; • Переносимость- возможность использования на различных аппаратных платформах; • Надежность и отказоустойчивость- защищенность от внутренних и внешних сбоев и ошибок; • Совместимость-поддержка выполнения прикладных программ, написанных для других ОС; • Интеграция с Internet-поддержка соответствующих протоколов, сервисов и Web-сервисов; • Безопасность; • Производительность-соответствие быстродействия ОС возможностям современных аппаратных средств.

Тема 5. Сервисные программы • Сервисные системы расширяют возможности ОС по обслуживанию системы, обеспечивают удобство работы пользователя. К этой категории относят: • системы технического обслуживания; • программные оболочки и среды ОС; • служебные программы. 32

• Системы технического обслуживания – это совокупность программных средств, которые выполняют контроль, тестирование и диагностику и используются для проверки функционирования устройств компьютера и обнаружения неисправностей в процессе работы компьютера. • Программные оболочки операционных систем – программы, которые позволяют пользователю отличными от предоставляемых ОС средствами осуществлять действия по управлению ресурсами компьютера. Norton Commander (Symantec), FAR (File and Archive manage. R). • Служебные программы (утилиты, лат. utilitas – польза) – это вспомогательные программы, предоставляющие пользователю ряд дополнительных услуг по реализации часто выполняемых работ или же повышающие удобство и комфортность работы. 33

Служебные программы: • программы-упаковщики (архиваторы); • антивирусные программы; • Программы диагностики дискового пространства (Sisoft Sandra, Norton System Information); • программы восстановления информации, форматирования, защиты данных; • программы для записи компакт-дисков; • драйверы – программы, расширяющие возможности ос по управлению устройствами ввода/вывода, оперативной памятью и т. д. При подключении к компьютеру новых устройств необходимо установить соответствующие драйверы; • коммуникационные программы, организующие обмен информацией между компьютерами и др (Venta Fax, Cute FTP).

• • • Пакет сервисных программ Norton Utilities for Windows (Symantec): Утилита Norton Disk Doctor осуществляет проверку логической структуры файловой системы и наличие физически поврежденных (сбойных) участков на поверхности диска. Утилита оптимизации размещения файлов на диске Speed Disk является аналогом служебной программы Дефрагментации диска, включенной в состав ОС Windows, и служит для размещения фрагментов файлов в смежных кластерах. Для восстановления случайно удаленных файлов или папок используется Мастер Un. Erase Wizard. Утилита Win. Doctor позволяет обнаружить ошибки в системных файлах ОС Windows, Реестре и другие проблемы. Утилита System Information предоставляет пользователю подробную информацию о компьютере.

Антивирусные программы • Компьютерный вирус – это небольшая по размерам программа, ориентированная на существование и размножение в файле за счет его несанкционированного изменения, т. е. заражения, а также выполнения нежелательных действий на компьютере. Основные источники заражения: • электронная почта; • Интернет; • локальная сеть; • съемные диски (дискеты и CD-ROM).

Жизненный цикл вируса 1. Инкубационный период – отсутствие проявлений его присутствия с целью сокрытия момента и источника заражения; 2. Активное размножение – заражаются все доступные файлы на компьютере и в сети; 3. Проявление – выполняются заложенные в вирусе разрушительные функции.

Классификация вирусов По «среде обитания» : • Файловые - заражают исполняемые файлы с расширением имени . com и. exe; • Системные - модули операционной системы, драйверы устройств, таблицы размещения файлов и таблицы разделов ; • Загрузочные - загрузочные внедряются в сектор начальной загрузки ; • файлово-загрузочные - повреждают загрузочные секторы дисков и файлы ; • Сетевые – среда обитания компьютерные сети. По способу заражения среды обитания: • резидентные - характеризуются тем, что вирус постоянно размещается в оперативной памяти, перехватывает обращения ОС к другим объектам и заражает их; • Нерезидентные - активны ограниченное время и память не заражают.

По особенности алгоритма, реализованного в вирусе: • вирусы-репликаторы очень быстро размножаются и заполняют оперативную память своими копиями, причем, обычно копия не полностью соответствует оригиналу, что затрудняет нахождение и уничтожение вируса. • вирусы-черви - обитают в компьютерных сетях и рассылают свои копии по компьютерам сети. При уничтожении вируса на каком-либо компьютере происходит его повторное заражение. • Вирус «троянский конь» - маскируются под полезные программы, но дополнительно выполняют разрушительные действия (например, сбор конфиденциальной информации – паролей, имен) вплоть до уничтожения системы. • Вирусы “логические бомбы” - встраиваются в программные комплексы. Обычно они бездействуют до наступления определенного события, после чего реализуются заложенные в них функции. • Вирусы-невидимки (стелс-вирусы) очень трудно обнаружить и обезвредить, так как они перехватывают обращения операционной системы к пораженным файлам и секторам дисков и подставляют вместо своего тела незараженные объекты. • Макровирусы -используют возможности макроязыков, встроенных в офисные пакеты.

Классификация антивирусных программ • Программы-ревизоры • Программы-фильтры • Программы-детекторы • Программы-доктора Программы-ревизоры запоминают исходное состояние программ, каталогов и системных областей до заражения компьютера и периодически его сравнивают с текущим состоянием. При обнаружении несоответствия пользователю выдается предупреждение. Программы-фильтры представляют собой резидентные программы, которые обеспечивают обнаружение подозрительных действий при работе компьютера, например, попыток изменения исполняемых файлов, изменения атрибутов файлов, записи в загрузочный сектор диска и др. Программы-детекторы настроены на обнаружение заражения одним или несколькими известными вирусами. они пытаются вернуть зараженные файлы и области диска в исходное состояние, те файлы, которые не удалось восстановить, обычно делаются неработоспособными и удаляются.

• Программы-доктора обнаруживают и лечат зараженные объекты путем «выкусывания» тела вируса. Программы этого типа подразделяются на фаги и полифаги (обнаружение и уничтожение большого количества разнообразных вирусов). • Doctor Web (разработчик: И. Данилов) • AVP (Anti. Virus Protect, разработчик – Лаборатория Касперского) • Norton Anti. Virus

Архиваторы Программы, выполняющие перекодирование данных из одного формата в другой, называются архиваторами. ( Win. RAR, Win. ZIP ) Преимущества упакованного формата. • Экономия места на диске – архивация ужимает текстовые файлы в 2, 3 и более раз, а программные файлы в среднем на 2030%. • Ограничение доступа к файлам – архивацию и разархивацию можно производить с паролем. • Защита от заражения – архивные файлы в значительно меньшей степени подвержены воздействию вирусных программ.

Операции с архивными файлами • • • Создание архива (архивация, упаковка). Создание архива с паролем. Создание самораспаковывающегося архива. Создание многотомного архива. Тестирование архива. Извлечение данных из архива (разархивация, распаковка).

Наиболее популярные форматы архивов • ZIP- еще со времен DOS-а один из самых популярных и распространенных архивных форматов (предложен в 80 -х годах израильскими математиками Лемпелем и Зивов; • отличается приемлемой степенью сжатия информации и достаточно высоким быстродействием; • его в обязательном порядке поддерживают все программыархиваторы; • размер архива и любого отдельного файла в этом архиве не может превышать 4 Гбайт=1024 Мбайт). Windows- версия архиватора Win. Zip RAR-разработан российским программистом Евгением Рошалем (1993). • Процесс обработки архива более продолжительный; • Предельный размер архива и любого отдельного файла в этом архиве 8 Эбайт=1024 ПМбайт; • Windows-версия Win. Rar

• CAB- применяется в продуктах Microsoft как стандартный для упаковки файлов, его алгоритм нигде не опубликован, имеет высокий коэффициент сжатия; • GZIP, TAR – получили распространение в системах на базе Unix(Linux); • ACE-достаточно новый формат с высокой степенью сжатия. Windows- версия- Win. ACE.