Вычислительные сети Глобальная сеть Интернет 1
Спустя почти три тысячелетия после создания письменности, в мире произошла научно-технологическая революция огромных масштабов, появилась возможность внедрять в интерактивные информационные сети, созданные человеком различные виды коммуникаций. Однако, далеко не всем известно, о каких сетях, в данном случае, идет речь. Интерактивные сети – это сети, способные без прямого участия человека разнообразно реагировать на те или иные действия пользователя. Такую систему можно назвать «умной» , то есть, она обладает каким-то интеллектуальным потенциалом. Прогресс развития науки на этом не останавливается, и с каждым днем появляется все более модернизированая техника, и прогрессивно развиваются компьютерные системы и технологии. Представить, к чему мы придем в будущем, с такой стремительной скоростью достижения «невозможного» (как нам казалось раньше), очень сложно. 2
Internet - Interconnected Networks – связанные сети Интернет – Всемирная распределённая информационная система, оснащённая специальными средствами для получения информации разных видов, а также специальными навигационно-справочными системами, облегчающими поиск необходимых сведений. Определение Federal Networking Council USA от 24. 10. 1995 г. «Интернет – глобальная информационная система, части которой логически взаимосвязаны друг с другом посредством уникального адресного пространства, основанного на протоколе IP или его последующих расширениях, способная поддерживать связь с использованием комплекса протоколов ТСР/ IP, их последующих расширений или других IP-совместимых протоколов, и которая обеспечивает, использует или делает доступным, публично или частным образом, коммуникационный сервис высокого уровня» В среднем пользователь проживает в сети 50 -70 часов в месяц. Аналитики Pew Internet & American Life Projeсt пришли к заключению, что 88% американцев учитывают Интернет при составлении распорядка дня, 64% считают невозможным отказ от Интернет. В честь Интернета даже сделали праздник, который называется «Всемирный день Интернета» , и празднуется 30 сентября. Этот праздник был официально принят в 1998 году Папой Римским – Иоанном Павлом II. Покровителем был назначен святой Исидор Севильский - испанский епископ, проживавший в 5603 636 годах. Им были созданы самые первые в мире энциклопедии.
История Интернет 1962 август. Джозефом Ликлайдером (Масач. техн. инст. ) написана серия заметок о создании «галактической сети» . 1962 октябрь. Дж. Ликлайдер становится руководителем проекта в Агентстве перспективных исследований США (Advanced Research Project Agency – ARPA). Иван Сазерленд, Боб Тейлор, Лоуренс Робертс. Эта сеть ARPANET была открыта специально для исследовательских центров, которые вели сотрудничество с министерством обороны США. Самые ведущие открытия в области создания сети принадлежат Дж. Ликлайдеру. Именно он выдвинул идею по созданию специальных центров, в которых концентрировался бы интеллектуальный потенциал. Система, которую придумал Ликлайдер, оказалась очень удачной, и с ее помощью агентству удалось привлечь к сотрудничеству лучшие академические умы. 1964. Леонард Клейнрок (МТИ) опубликовал книгу по теории пакетной коммутации (следующий шаг – реальное межкомпьютерное взаимодействие). Стране нужна была надёжная сеть для передачи данных. Выдвинуты основные положения компьютерных сетей: 1) сеть не должна быть централизованной 2) изначально сеть должна состоять из отдельных сегментов 4 В основу приёма был положен принцип коммутации пакетов.
1965. Экспериментально соединены компьютеры TX-2 Массачусетского технологического института (MIT Lincoln Lab) и Q-32 корпорации SDC (System Development Corporation) в Санта-Монике (посимвольно). Расстояние ≈4 тыс. км. Впервые использовали «акустические соединители» (модемы), работающие со скоростью 1200 бод (единица измерения символьной скорости телеграфирования. Определяется как одна элементарная посылка тока за 1 с. ). 1967. Ларри Робертс начинает работу над созданием ARPANет. 21. 06. 1968 проект утверждён и согласовано финансирование. Началась разработка одного из ключевых компонентов сети – коммуникатора пакетов (интерфейсный процессор сообщений), ставшего прародителем современных маршрутизаторов. 1969. Соединены 2 компьютера в одном помещении. Первая локальная сеть. Посимвольная передача. Установка первого сервера ARPANET произошла 1 сентября 1969 года в Лос-Анджелесе. Первый компьютер под названием «Honeywell 516» имел оперативную память равную 12 килобайтам. 1969 конец. К сети ARPANет подключены ещё два компьютера (Санта. Барбара и Юта). Объединила 4 университета. 5
1971. Количество узлов достигло 15. Первая компьютерная программа, при помощи которой происходила отправка электронной почты. 1972. Рэймплинсон из ВВN разработал базовые программы пересылки и чтения электронных сообщений (электронная почта), а Л. Робертс добавил возможности выдачи списка сообщений, выборочного чтения, сохранения в файле, пересылки и подготовки ответа. 1973, 23 мая. День рождения стандарта Ethernet. Роберт Меткалф и Дэвид Боггс опубликовали докладную записку с описанием технологии, базирующейся на толстом коаксиальном кабеле и обеспечивающей скорость передачи данных до 3 Мбит/с. 1973. Количество пользователей достигло 2000. началась работа над концепцией новой американской сети – Интернет. Подключаются Лондонский университет и норвежский Royal Radar Establishment. ARPANет становится международной. 1979. Выпущен модем, работающий со скоростью 300 бод для Apple. 1982. ARPA установила в качестве основы построения глобальной сети протоколы Internet Protocol (IP) b Transmission Control Protocol (TCP) 6
Конец 1970 -х г. Бурное развитие протоколов передачи данных, сетевых технологический требовало общей стандартизации. В процессе разработки и амортизации протоколов Интернет немаловажную роль сыграл Джон Постел. 1 января 1983 – «день рождения» современной сети Интернет: полный переход на протокол TCP/IP. Количество подключённых компьютеров превысило 500. Разделение сети на Mil. Net и Fido. Net 1984. Введена система DNS (Domain Name System), придуманная Полом Мокапетрисом и ставящая в соответствие числовому IP-адресу каждого компьютера уникальное доменное имя. На момент создания существовало 6 дом. им. 1 уровня. com – коммерческие организации www. mmedia. microsoft. com edu – учебные заведения домен 1 уровня Имя сервера net – сетевые организации домен 2 уровня org– некоммерческие организации gov – правительственные учреждения домен 3 уровня mil – военные организации Географические домены первого уровня: ru, us, de, uk, ua и т. д. – доменные зоны отдельных стран Info – различные информационные ресурсы int – межгосударственные организации (за исключением. tpc. int. ) 7
1985 г. Появляется конкурент ARPANет университетская сеть NSFNет, открывшая доступ к сети всем образовательным организациям, институтам, международным научно-исследовательским организациям 1988 г. Проект гипертекстовой системы Xanadu Теодора Нельсона. 1989 г. Тим Бернерс-Ли с коллегами из Европейской лаборатории физических элементарных частиц (Женева) разработали концепцию Всемирной Паутины (WWW), как системы распределенных гипертекстовых документов: HTTP, HTML. 1990, 19 сентября появляется домен su. , объединивший сайты СССР. 1993 г. Марк Андриссен и Эрик Бина написали первый коммерческий браузер Mosaic для созданной по идеям Тима Бернерса-Ли системы распределённых гипертекстовых документов 1995 г. Разработан стандарт HTML 2. 0 8
История Всемирной Паутины 1984 г. – число серверов превысило 1000 1987 г. – число серверов превысило 10 000 1989 г. – число серверов превысило 100 000 1992 г. – число хостов превысило 1 000 1995 г. Регистрация доменных имён перестала быть бесплатной 2 ноября 1988 года выпускник Корнельского университета Роберт Таппан Моррис запустил в Сети программу, которая из-за ошибки начала бесконтрольное распространение и многократное инфицирование узлов Сети. Было инфицировано около 6200 машин (7, 3%). 9
Всемирная Паутина (World Wide Web, WWW) WWW – это служба Internet, управляющая передачей гипертекстовых документов. Гипертекст – это способ организации информации, при котором один документ может быть связан с другим с помощью гиперссылок. Гиперссылка – это выделенный фрагмент (текст, рисунок), при активизации которого осуществляется переход на другой документ. Браузер (browser - обозреватель) – универсальная программа для доступа к информационным ресурсам Интернет, в первую очередь – для просмотра гипертекстовых документов Всемирной Паутины (Mosaic, Internet Explorer, Netscape Navigator, Opera, Mozilla, Fire. Fox). 10
Всемирная Паутина (World Wide Web, WWW) Web-страница – документ, содержащий текст, графику, звук, видео и гиперссылки на другие документы. Web-сайт – группа Web-страниц, связанных гиперссылками, объединенных общей темой и оформлением. Web-сервер – компьютер, на котором размещаются и накапливаются Web-документы для их предоставления по запросу пользователя. HTML (Hyper. Text Markup Language) – язык для описания Web-страниц. HTTP (Hyper. Text Transfer Protocol) – протокол 11 передачи гипертекста
Построение сети Интернет ISP (Internet Service Provider). Провайдер – это организацияпоставщик услуг Интернет. Обычно провайдер – это крупная компания, имеющая в ряде регионов «точки присутствия» , где происходит подключение локальных пользователей. Волоконно-оптическая линия либо арендуется, либо прокладывается своя. Для взаимодействия клиентов разных провайдеров, производится подключение к точкам доступа (NAP) Каналы связи обеспечивают физическую среду для передачи данных. Скорость увеличивается коммутируемые и выделенные телефонные, выделенные цифровые, оптоволоконные, радио и спутниковые. Сервер – это мощный компьютер, который предоставляет свои ресурсы другим компьютерам сети. 12
Каналы связи • Коммутируемый доступ (dial-up) – это временное (сеансовое подключение по телефонной линии. Аналоговый сигнал с помощью модема преобразуется в цифровой. Максимальная скорость передачи 56 кбит/с. Достоинства: дешевизна, лёгкость установки, нет платы за подключение. Недостатки: низкая скорость доступа, установка связи вручную, занятость телефонной линии. • Технология ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line — Асимметричная цифровая абонентская линия(различие скоростей приёма и передачи – объёмы 1 к 10)) входит в число технологий высокоскоростной передачи данных, известных как технологии DSL (Digital Subscriber Line — Цифровая абонентская линия) и имеющих общее обозначение x. DSL. Начинали со скоростей 8 Мбит/с и 1, 5 Мбит/с. В технологии ADSL 2+ фигурируют скорости «нисходящего» потока 20, 30, 40 Мбит/с. Функциональным пределом являются линии длиной 3, 5 -5, 5 км. Для создания ADSL-соединения нужны 2 модема: у провайдера и у конечного пользователя. На окончаниях телефонной линии устанавливаются специальные устройства – частотные разделители (сплиттеры), выделяющие и направляющие к аппарату телефонный сигнал. Постоянное соединение с широкополосным каналом передачи данных. • Сети кабельного телевидения – для обмена информацией используются специальные кабельные модемы, модулирующие и демодулирующие аналоговый сигнал. Скорость передачи данных к абоненту от 38 до 52 Мбит/с и 13 от абонента до 10 Мбит/с. Появилась в 1986 году.
• Доступ через бытовую электрическую сеть (PLC – Power Line Communications ) был предложен Европейским альянсом в феврале 2006 года и позволяет реализовать обмен информацией до 200 Мбит/с. • Беспроводной доступ в Интернет. v радиоканал: у абонента устанавливается радиомодем, подключаемый к сетевой карте или маршрутизатору. Модем соединяется с антеной. Большинство радиооборудования беспроводных сетей работает в диапазоне частот 2, 4 ГГц на скорости 11 Мбит/с. Дальность связи до 30 км при обязательном условии прямой видимости. v инфракрасный диапазон: использует инфракрасные лучи для передачи данных. Обязательна прямая видимость. Невысокая скорость и помехоустойчивость. v технология Wi-Fi: используется для создания «горячих точек» высокоскоростного доступа. Хорошая защищённость от помех и несанкционированного доступа к данным. v технология GPRS. 2 способа: 1) «мобильный Интернет» с использованием Webбраузера (телефон в качестве радиомодема подключается к компьютеру); 2) WAP – просмотр информации на экране сотового. v спутниковая связь – наиболее экономичный высокоскоростной способ. Надёжна. Может быть организована 2 способами: симметричным (спутник-спутник) и асимметричным (спутник-наземный). Наличие параболической антены и спутникового DVB-модема. v технология bluetooth – обеспечивает беспроводную связь различных устройств. Работает на не лицензируемой во всех частоте 2, 45 ГГц и скоростью до 721 Кбит/с, а версия 2. 0 до 2, 1 Мбит/с. До трёх голосовых каналов. Дальность от 10 до 100 м. Не требуется прямой видимости. К одному адаптеру можно подключить несколько 14 устройств.
Аппаратура передачи данных Модемы Модем – модуляция + демодуляция Модем – это устройство передачи данных между компьютерами через телефонную линию связи. Появились в 60 -х годах. Связывали удалённые терминалы с большими компьютерами через телефонную линию. Первые модемы (Bell 103) работали со скорость 300 бит/с (30 символов в сек). Современные модемы обладают вычислительной мощностью, равной или превышающей вычислительные мощности первых ЭВМ и работающие в 200 раз быстрее, чем первые модели (56 Кбит/с). Классификация • Внешние • Встроенные • Стоечные По видам передаваемой информации: ·модемы, выполняющие только передачу данных; ·факс-модемы; ·факс-голос-модемы. По протоколам защиты от ошибок и компрессии информации 15
Сетевое оборудование – устройства, с помощью которых осуществляется объединение компьютеров в сеть. Обычно выделяют активное и пассивное оборудование. Активное (управляет передачей данных по сети): • сетевые карты • концентраторы (hab) – объединяет несколько устройств в сеть, передавая полученный сигнал от станции на все свои активные порты • коммутаторы (свитч) – соединяет несколько узлов сети. Передаёт сигнал непосредственно получателю. • маршрутизаторы (роутер) – позволяет объединить сети разных типов и обеспечивает выход локальной сети в глобальную Пассивное (просто передаёт электрические сигналы): • кабели • разъёмы • коммутационные панели • повторители • и др. 16
Адресация в Интернете Каждый компьютер, подключенный к Интернет, имеет свой уникальный числовой 32 -битовый IP-адрес (232=4 294 967 296). В порядке эксперимента с 1999 года некоторым организациям выдаются 64 битовые IP-адреса. IP-адрес – четыре числа в диапазоне от 0 до 255, разделённых точками: 192. 112. 35. 6, 128. 174. 6. 5 В 70 -х годах системные администраторы назначали понятные имена (хостимена). Для установления соответствия на каждом компьютере создавался текстовый файл – таблица хостов. С установлением протокола TCP/IP такая таблица есть на всех компьютерах (хранится в файле Hosts С: WINDOWSSYSTEM 32driversetc) С расширением сети на смену таблицам пришла система доменных имён DNS – автоматически устанавливает соответствие между символьными и числовыми адресами. Символьные имёна: pripit. perm. ru (3 уровня), microsoft. com (2 уровня) Надёжность системы DNS обеспечивается её избыточностью. Существует множество серверов на каждом уровне, поэтому если один из них не может дать ответ, то он передаёт поиск другому и т. д. До 21 октября 2002 года Интернет считалась полностью отказоустойчивой 17 системой. Атака на DNS- серверы вывела из строя 7 из 13 корневых серверов.
Структура IP-адреса 192. 112. 35. 6 10010001 00001010 0010 145. 10. 34. 3 00000011 IP-адресация в сетях различных классов Класс А 0 Адрес сети (7 бит) Класс В 1 0 Адрес сети (14 бит) Класс С 1 1 0 Адрес компьютера (24 бит) Адрес сети (21 бит) Например, адрес в сети класса А имеет только 7 бит для адреса сети и 24 бита для адреса компьютера, т. е. может существовать лишь 27 = 128 сетей этого класса, зато в каждой сети может содержаться 224 = 16 777 216 компьютеров. 232 = 4294967296 Адрес компьютера (16 бит) Адрес компьютера (8 бит) Первое число в IP-адресе: Число от 0 до 127 - класс А Число от 128 до 191 - класс В Число от 192 до 223 класс С. 18
Для организации ссылки на любой документ в сети используется глобальная адресация документов. Каждый документ имеет уникальный адрес - URL (Universal Resource Locator) - универсальный указатель ресурса Запись URL в общем виде: протокол: //имя. Сервера. имя. Домена/путь Например: http: //mu-mu. ru/pr/gerasim. htm Здесь: протокол доменное путь к имя сервера файлу на сервере собственно имя файла Если URL не содержит имени файла, выдаётся имя «по умолчанию» index. htm Включает: • Название протокола • Адрес Web-сервера • Путь к документу на этом сервере Примеры: http: //pripit. perm. ru http: //www. psu. ru/pictures/bird. jpg 19
Понятие и назначение вычислительной (компьютерной) сети Вычислительная (компьютерная) сеть – это совокупность компьютеров, соединённых линиями связи: каналы связи, сетевые адаптеры и другие коммуникационные устройства, работающие под управлением специального системного и прикладного программного обеспечения. Вычислительные сети – это результат эволюции компьютерных технологий, главное достижение их развития. Основная цель создания сети – обеспечение потенциальной возможности для пользователя использовать ресурсы (аппаратные, программные, информационные) всех компьютеров 20
Вычислительная сеть может обеспечить любой организации следующие возможности: • совместное использование дорогостоящих ресурсов (принтеров, плоттеров, программ и пр. ); • совершенствование коммуникаций за счёт обмена по сети мультимедийной информацией: текстовой, графической, звуковой, видео; • оперативный совместный доступ к обширной корпоративной и внешней информации; • быстрое и качественное принятие решений на основе лучшей информированности сотрудников; • свободу в территориальном распределении сотрудников вместе с компьютерами, которые они используют. Одна из первых задач, решаемых при создании компьютерной сети, обеспечение многократно большей (чем могла дать в то время одна машина) надёжности при управлении ответственным процессом в режиме реального времени: запуском космического корабля, работой ядерного реактора или любого другого сложного технического комплекса. 21
Виды сетей Сети можно классифицировать по: • скорости передачи организации взаимодействия компьютеров • территориальной распределённости среде передачи Глобальные сети (WAN – Wide Area Network) – охватывают большие географические пространства. Требуют специального технического и программного обеспечения. Локальные сети (LAN – Local Area Network) – объединяют относительно небольшое число компьютеров (обычно от 10 до 100) в пределах одного помещения, здания или группы компактно расположенных зданий одного учреждения. Наличие высокоскоростного цифрового канала связи. Корпоративная сеть Одноранговые Интранет С выделенным сервером Низкоскоростные – до 10 Мбит/с Среднекоскоростные – до 100 Мбит/с Высокоскоростные – от 100 Мбит/с и выше Абсолютный рекорд скорости 151 Гбит/с (12 декабря 2005 г). При такой скорости пять DVD-дисков можно передать за 1 22 сек.
Топология сетей Шина Кольцевая Шинная Звездообразная Полносвязная конфигурация Смешанная топология 23
Организация совместного использования линий связи Резервирование времени – у каждого абонента есть определённый промежуток времени пользования линией связи. Маркерный метод доступа – получение сигнала на право ведения передачи в течение определённого времени. Конкурентный метод доступа – абонент начинает передачу при наличии свободной линии Адресация компьютеров в сети Аппаратный адрес – предназначен для сети небольшого размера Символьный адрес или имя – обычно несёт смысловую нагрузку Числовые составные адреса (IP- адрес) В современных сетях применяются одновременно все три схемы 24
Физическая передача сигналов по линиям связи 1 и 0 дискретный сигнал Кодирование – представление данных в виде электрических сигналов (разный уровень напряжения или импульсы различной полярности) Проблемы Помехи Модуляция – специфический способ представления данных (дискретная информация представляется синусоидным сигналом той частоты, которую хорошо передаёт имеющийся канал связи) Синхронизация передатчика и приёмника Обмен синхроимпульсами, периодическая синхронизация заранее обусловленными кодами или импульсами определённой формы, отличной от импульсов данных. Искажение данных Подсчёт контрольной суммы и передача её по линии связи 25 после некоторого блока данных
Выводы: • Вычислительная (компьютерная) сеть – это совокупность компьютеров, соединённых линиями связи. • Одна из первых задач, решаемых при создании компьютерной сети, обеспечение многократно большей надёжности при управлении ответственным процессом в режиме реального времени. • Вычислительная сеть обеспечивает следующие возможности: совместное использование дорогостоящих ресурсов, совершенствование коммуникаций, оперативный совместный доступ к информации, быстрое и качественное принятие решений, свободу в территориальном распределении • Локальные сети отличаются от глобальных по географическому признаку • Интернет – глобальная информационная система, части которой логически взаимосвязаны друг с другом посредством уникального адресного пространства • Топология сетей: кольцевая, шинная, звезда, полносвязная, смешанная • Использование линий связи: резервирование времени, маркерный доступ, конкурентный доступ • Адреса в сети: аппаратные, символьные, числовые составные 26
Скачать презентацию Вычислительные сети Глобальная сеть Интернет 1 Спустя
сети.ppt