Учебник. А. Ю. Босова Москва бином. Лаборатория знаний 2016 11 класс Базовый уровень Учебник
 Скачать 4.61 Mb.
|
|
Глава 3. информационное моделирование Укажите количество записей, удовлетворяющих условиям: 1) (Процент > 2) И (Процент < 5); 2) (Материк = "→C. Америка"→) ИЛИ (Материк = "→Ю. Амери- ка"→); 3) ((Население > 80 000 000) И (Дата > 01.01.2012)) ИЛИ (Площадь < 500 000). 22. Что такое отчёт? 23. С помощью имеющейся в вашем распоряжении СУБД со- здайте БД «ОТДЫХ», содержащую две таблицы следующей структуры: • Тур (Страна, Вид отдыха, Продолжительность, Стоимость, Название фирмы); • Фирма (Название фирмы, Адрес, Телефон, Наличие системы скидок, Процент скидок). В первой таблице должно быть не менее 20 записей; во вто- рой — не менее 5 записей. Создайте запрос для отображения информации о фирмах (название, адрес телефон), предлагающих пляжный отдых. Создайте на его основе отчёт. Дополнительные материалы к главе смотрите в авторской мастер ской. 193 Глава 4 СетеВые инфОрмациОнные технОлОГии § 14 Основы построения компьютерных сетей 14.1. компьютерные сети и их классификация компьютерная сеть — это группа (два и более) компьютеров, соединённых каналами передачи данных. Компьютерные сети обеспечивают: • быстрый обмен данными между отдельными компьютерами сети; • совместное использование вычислительных ресурсов, принте- ров, модемов, сканеров, устройств внешней памяти и т. п.; • совместное использование программного обеспечения и баз данных; • совместную работу пользователей над некоторым заданием или проектом; • возможность удалённого управления компьютерами (диагно- стику, настройку и/или установку на них программного обес- печения, оказание других видов удалённой поддержки поль- зователям и т. п.). В зависимости от выполняемых в сети функций различают компьютеры-серверы и компьютеры-клиенты: • сервер (от англ. server — обслуживающий) — компьютер, предоставляющий доступ к собственным ресурсам другим компьютерам и/или управляющий распределением ресурсов сети; 194 Глава 4. Сетевые информационные технологии • клиент (рабочая станция) — компьютер, использующий ре- сурсы сервера. Компьютерные сети могут быть классифицированы по разным основаниям: по территориальной распространённости, по архи- тектуре, по скорости передачи данных, по назначению, по типу среды передачи данных и др. Рассмотрим некоторые из этих классификаций. По территориальной распространённости выделяют: • локальные сети или LAN (англ. Local Area Network) — сети, состоящие из близко расположенных компьютеров; • глобальные сети или WAN (англ. Wide Area Network) — сети, охватывающие большие территории и включающие боль- шое число компьютеров. По архитектуре различают: • одноранговые сети, в которых все компьютеры имеют равные права — каждый компьютер может предоставлять собственные ресурсы другим компьютерам сети и использовать ресурсы остальных. Такая организация позволяет сохранять работо- способность сети при любом количестве и любом сочетании её участников. В одноранговой сети все компьютеры работают независимо друг от друга, у них нет единого центра. Такую сеть сложно обслуживать — руководить доступом к ресур- сам, устанавливать и обновлять программное обеспечение на отдельных компьютерах, защищать от вмешательства посто- ронних пользователей, от вирусных атак и т. п.; • сети с выделенным сервером — сети, в которых один или несколько компьютеров являются серверами, а все осталь- ные — клиентами. Как правило, сервер мощнее и защищён лучше большинства клиентов. На сервере проще организо- вать доступ к данным только клиентам с соответствующими правами. Основной недостаток таких сетей в том, что нерабо- тоспособность сервера может привести к неработоспособности всей сети. Скорость передачи данных по сети — это количество бит дан- ных, которые могут быть переданы за одну секунду. Пропускная способность — это максимальная скорость передачи данных. По скорости передачи данных различают: • низкоскоростные сети (до 10 Мбит/с); • среднескоростные сети (до 100 Мбит/с); • высокоскоростные сети (свыше 100 Мбит/с). 195 Основы построения компьютерных сетей §14 14.2. аппаратное и программное обеспечение компьютерных сетей Объединение компьютеров в сеть осуществляется с использо- ванием каналов передачи данных — среды передачи данных и оборудования, обеспечивающего передачу данных в этой среде. По типу среды передачи данных различают сети: • проводные (кабельные) — средой передачи данных являют- ся кабели (телефонный провод, коаксиальный кабель, витая пара, оптоволоконный кабель); • беспроводные — средой передачи являются радиоволны в определённом частотном диапазоне. Сетевые адаптеры — устройства, выполняющие функцию со- пряжения компьютера со средой передачи данных. Какой бы природы ни был сигнал (электрический, оптиче- ский, радиосигнал), при передаче по сети на большое расстояние он слабеет. Чтобы сигнал не искажался и не пропадал, его необ- ходимо усиливать. Делается это с помощью специального оборудо- вания, так называемых повторителей, увеличивающих расстояние сетевого соединения путём повторения сигнала «один в один». Концентраторы и коммутаторы служат для объединения не- скольких компьютеров в требуемую конфигурацию локальной вычислительной сети. Для соединения подсетей (логических сегментов) и различных вычислительных сетей в качестве межсетевого интерфейса приме- няются коммутаторы, мосты, маршрутизаторы и шлюзы. Для организации обмена данными между компьютерами сети используется несколько видов программного обеспечения: сете- вые компоненты операционной системы, служебные и приклад- ные программы. Сетевая операционная система связывает все компьютеры и периферийные устройства в сети, координирует их функции, обеспечивает защищённый доступ к данным. При- кладные программы, используемые для получения сетевых услуг, как правило, построены по клиент-серверной технологии и состо- ят из двух частей: 1) клиентской, предоставляющей возможность обратиться с за- просом к ресурсам других компьютеров; 2) серверной, отвечающей на запросы клиентской части. Чтобы обмен данными между компьютерами сети проходил без потерь и искажений, разнообразные компьютеры, сетевое обо- рудование и программное обеспечение должны взаимодействовать 196 Глава 4. Сетевые информационные технологии по одинаковым чётко определённым правилам. Такие правила на- зывают сетевыми протоколами. Сетевой протокол — это совокупность особых соглашений, а так же технических процедур, которые регулируют порядок и способ осуществления связи между компьютерами, объединёнными в сеть. Большинство современных компьютерных сетей осуществляет передачу данных на основе стека (набора) протоколов под назва- нием TCP/IP (англ. Transmission Control Protocol/Internet Pro- tocol — протокол управления передачей/межсетевой протокол). При передаче данные разделяют на отдельные небольшие па- кеты, дополняют служебными данными (адресами компьютеров получателя и отправителя, номером пакета и контрольным битом) и передают последовательно друг за другом. Маршрут передачи определяют маршрутизаторы, которые так- же следят и за доставкой пакетов. Разные пакеты одного сооб- щения могут передаваться разными маршрутами. Пакет, по ка- кой-то причине не попавший к адресату, отправляется повторно. Повторно передаются и пакеты, в которых во время передачи возникают искажения данных. В пункте назначения все пакеты соединяются, и данные приобретают первоначальный вид. Бла- годаря разделению данных на отдельные пакеты их передача по сети происходит быстро и надёжно — она возможна даже при выходе из строя части сети. В такой ситуации маршрутизаторы определят новый маршрут для прохождения пакета в обход по- вреждённого участка. Правила разбивки данных на пакеты, их доставки к адресату и объединения пакетов в единое целое определяет протокол TCP. Пересылка пакетов между компьютерами, которые могут иметь разную архитектуру, использовать разные операционные системы и относиться к разным сетям, осуществляется на основе протокола IP. 14.3. работа в локальной сети локальная сеть — это сеть, состоящая из близко расположенных компьютеров, чаще всего находящихся в одной комнате, в одном или нескольких близко расположенных зданиях. 197 Основы построения компьютерных сетей §14 Локальные сети предназначены для ограниченного круга поль- зователей. Одной из важнейшей характеристик локальных сетей являет- ся скорость передачи данных, поэтому компьютеры соединяются с помощью высокоскоростных адаптеров и высокоскоростных линий связи. Кроме того, локальные сети должны обладать открытостью и гибкостью: пользователи должны иметь возможность добавлять в сеть или перемещать компьютеры и другие устройства, при не- обходимости отключать их без прерываний в работе сети и т. д. Эти характеристики во многом определяются конфигурацией или топологией сети. топология — это конфигурация сети, способ соединения её эле ментов друг с другом. Топологию сети удобно представлять с помощью графа, вер- шинам которого соответствуют компьютеры (иногда — другое обо- рудование), а рёбрам — физические связи между ними. Чаще всего используются шинная, кольцевая, радиальная и древовид- ная топологии. Их описание, основные достоинства и недостатки представлены в табл. 4.1. Таблица 4.1 топологии локальных сетей Шинная топология (общая шина) Описание Все компьютеры сети подключаются к одному кабелю. Этот кабель используется совместно всеми рабочими станциями по очереди. При таком типе соединения все сообщения, посылаемые каждым отдельным компьюте- ром, принимаются всеми остальными компьютерами в сети Достоинства Недостатки Выход из строя отдельных компьютеров не влияет на работо способность всей сети При обрыве кабеля (единого для всей сети) нарушается работа всей сети 198 Глава 4. Сетевые информационные технологии Кольцевая топология (кольцо) Описание Данные передаются по кольцу от одного компьютера к другому. Если один компьютер получает данные, пред- назначенные для другого компьютера, то он передаёт их дальше (по кольцу). Если компьютер распознаёт данные как свои, то копирует их себе во внутренний буфер Достоинства Недостатки Балансировка нагрузки, возмож- ность и удобство прокладки ка- беля Физические ограничения на об- щую протяжённость сети Радиальная топология (звезда) Описание Каждый компьютер через специальный сетевой адаптер подключается отдельным кабелем к объединяющему устройству Достоинства Недостатки Большая надёжность Сравнительно высокая стоимость оборудования и ограниченное ко- личество узлов в сети Древовидная топология (иерархическая звезда) Описание Образуется соединением между собой нескольких зве- здообразных топологий. В настоящее время самый рас- пространённый способ построения как локальных, так и глобальных сетей Достоинства Недостатки Большая надёжность, соответст- вие реальной структуре информа- ционных потоков Необходимость в дополнительном сетевом оборудовании Окончание табл. 4.1 199 Основы построения компьютерных сетей §14 В одноранговой сети компьютеры, как правило, объединяют в рабочую группу. Рабочая группа — это группа компьютеров локальной сети, пользователи которых выполняют похожие за- дания и осуществляют регулярный обмен данными. Например, в локальной сети школы в одну рабочую группу могут быть объ- единены компьютеры кабинета информатики. Рабочим группам дают имена, например Class или Administration. В сетях с выделенным сервером компьютеры, как правило, объединяют в домены. Домен (от англ. domain — владение) — это группа компьютеров, централизованно обслуживаемых общим сервером, который руководит распределением прав доступа поль- зователей к ресурсам сети. Как и рабочей группе, домену дают имя. В большой локальной сети может быть несколько доменов. Каждому компьютеру в составе рабочей группы или домена дают уникальное имя. Например, компьютер учителя в кабинете информатики может иметь имя Teacher, а имена компьютеров учеников могут быть PC1, PC2 и т. д. Часто на одном компьютере работает несколько пользовате- лей, например на уроках информатики ученики разных классов работают на одних и тех же компьютерах, имеющихся в кабине- те информатики. Для того чтобы обеспечить пользователям воз- можность работы с индивидуальными настройками операционной системы, упростить доступ к их собственным документам и огра- ничить доступ к чужим файлам и папкам, используют учётные записи. Предоставление общего доступа к папкам даёт возможность пользователям работать с файлами, хранящимися на дисках дру- гих компьютеров локальной сети. Кроме того, общий доступ мож- но установить, например, к принтеру или сканеру. Ещё одним преимуществом локальной сети является возмож- ность подключения к глобальной сети всех компьютеров через один из них, имеющий в неё выход. Этот компьютер выполняет функцию шлюза — устройства, обеспечивающего соединение двух сетей: локальной и глобальной. 14.4. как устроен интернет Глобальная сеть — это сеть, предназначенная для объединения большого числа отдельных компьютеров и локальных сетей, распо ложенных на значительном удалении (сотни и тысячи километров) друг от друга. 200 Глава 4. Сетевые информационные технологии Глобальные сети ориентированы на обслуживание неограни- ченного круга пользователей. Самый впечатляющий пример гло- бальной сети — Интернет. Интернет — это глобальная компьютерная сеть, в которой многочис ленные научные, корпоративные, государственные и другие сети, а также персональные компьютеры отдельных пользователей соеди нены между собой каналами передачи данных. Основой аппаратной структуры сети Интернет можно считать мощные компьютеры (узлы) и связывающие их высокоскоростные магистральные каналы передачи данных. Компьютерный узел, как правило, представляет собой несколько мощных компьюте- ров, постоянно подключённых к сети. Организации, имеющие в собственности и обслуживающие это оборудование, являются пер- вичными провайдерами (от англ. provider — поставщик) услуг Интернета. Это так называемый, первый уровень доступа к Ин- тернету. К первичным провайдерам присоединяются провайдеры следующих уровней, которые, в свою очередь, обеспечивают до- ступ к каналам Интернета своим клиентам — провайдерам более низкого уровня, локальным сетям и отдельным пользователям. Надёжность функционирования Интернета обеспечивается нали- чием большого количества каналов связи между входящими в него сетями. Интернет является совокупностью сетей, имеющих различную гео графическую и организационную принадлежность. У каждой из этих сетей может быть владелец, но в целом Интернет не принад лежит никому. Так как Интернет не имеет единого внешнего управления, его нельзя единовременно выключить целиком. Координирует развитие Интернета общественная организация Интернет Сообщество (Internet Society, ISOC). За каждым компьютерным узлом в Интернете закреплён по- стоянный адрес, называемый IP-адресом. IP-адреса получают и компьютеры пользователей сети Интернет, но в отличие от адре- сов узловых компьютеров их адреса действуют лишь во время подключения пользователя к сети и изменяются при каждом но- вом сеансе связи. IP-адрес представляет собой 32-битный идентификатор, напри- мер: 01010101.10001110.00010011.00011110. 201 Основы построения компьютерных сетей §14 Точками 32-битная цепочка разделена только для более удоб- ного её восприятия человеком, которому в отличие от техниче- ских устройств трудно работать с длинными последовательностя- ми нулей и единиц. Именно поэтому в большинстве случаев мы используем запись IP-адреса в виде четырёх разделённых точками десятичных чисел — от 0 до 255 каждое. Например, десятичная запись представленного выше адреса будет иметь вид: 85.142.19.30. Интернет является сетью сетей, и система IP-адресации учи- тывает эту структуру. IP-адрес состоит из двух частей, одна из которых определяет адрес сети, а вторая — адрес самого узла в этой сети. При этом деление адреса на части определяется ма- ской — 32-битным числом, в двоичной записи которого сначала стоят единицы, а потом — нули. Первая часть IP-адреса, соот- ветствующая единичным битам маски, относится к адресу сети. Вторая часть IP-адреса, соответствующая нулевым битам маски, определяет числовой адрес узла в сети. Адрес сети получается в результате применения поразрядной конъюнкции к IP-адресу узла и маске. Пример 1. Пусть IP-адрес узла равен 231.165.215.131, а ма- ска равна 255.255.110.0. Требуется выяснить адрес сети. Чтобы найти адрес сети, применим к IP-адресу узла и маске поразрядную конъюнкцию: & 231 . 165 . 215 . 131 255 . 255 . 110 . 0 ? Вспомним, что десятичный ноль может быть представлен це- почкой из восьми нулей, а 255 10 = 11111111 2 Что касается операции конъюнкции (логического умноже- ния), то для неё справедливы следующие равенства: А & 1 = A, A & 0 = 0, где А — некоторая логическая переменная. На этом основании, пропустив этап преобразования операндов в двоичную систему счисления, можем заключить: 1) результатом поразрядной конъюнкции любого целого числа А (от 0 до 255 10 ) и числа 255 10 будет само А; 2) результатом поразрядной конъюнкции любого целого числа А (от 0 до 255 10 ) и числа 0 будет число 0. 202 Глава 4. Сетевые информационные технологии Таким образом: Для выполнения поразрядной конъюнкции чисел 215 10 и 110 10 переведём их в двоичную систему счисления. Вспомнить возможные способы перевода целых десятичных чисел вам помогут следующие записи. 215 10 = 11010111 2 110 10 = 64 + 32 + 8 + 4 + 2 =1101110 2 = 01101110 2 Выполним поразрядную конъюнкцию: & 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 Выполним перевод двоичного числа 01000110 в десятичную систему счисления: Запишем искомый адрес сети: 231.165.70.0 Пример 2. Для узла с IP-адресом 227.195.208.12 адрес сети равен 227.195.192.0. Какой в этом случае может быть маска? Так как адрес сети получается в результате применения по- разрядной конъюнкции к IP-адресу узла и маске, то мы можем записать: Мы видим, что 1-й и 2-й байты маски — единичные, а 4-й байт — нулевой. Будем «реконструировать» 3-й байт маски. 208 10 = 11010000 2 , 192 10 = 11000000 2 203 Основы построения компьютерных сетей §14 Если 3-й байт маски представить в виде хххххххх 2 , то мож- но записать: & 1 1 0 1 0 0 0 0 x x x x x x x x 1 1 0 0 0 0 0 0 Первая, вторая и четвёртая слева цифры, принадлежащие рас- сматриваемому байту маски, определяются однозначно и равны соответственно 1, 1 и 0: & 1 1 0 1 0 0 0 0 1 1 x 0 x x x x 1 1 0 0 0 0 0 0 Из того, что маска — 32-битное число, в двоичной записи которого сначала стоят единицы, а потом — нули, следует, что после нуля, стоящего на четвёртом месте, могут следовать только нули: & 1 1 0 1 0 0 0 0 1 1 x 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 Так как 0 & х = 0 при любом х, то для третьего байта маски возможны два варианта: 1) 11000000 2 = 192 10 , вся маска: 255.255.192.0; 2) 11100000 2 = 224 10 , вся маска: 255.255.224.0. Мы рассмотрели структуру адреса по так называемому про токолу IPv4, согласно которому IPадрес имеет длину 32 бита. Таких адресов достаточно много — более 4 миллиардов (2 32 – 1 = 4 294 967 295). По данным Международного союза электросвязи (прессрелиз 26 мая 2015 года) при населении Земли в 7,2 миллиарда человек 3,2 миллиарда из них являются пользователями Интернета. Это го ворит о том, что запас четырёхбайтовых адресов уже фактически исчерпан. В связи с этим разработан протокол IPv6, согласно которому IP адрес имеет длину 128 бит. Возможное пространство адресов при этом столь огромно, что может обеспечить 300 миллионов IPадре сов на каждого жителя Земли! Согласно протоколу IPv6, адрес представляет собой цепочку из 128 нулей и единиц, разделённую на области по 16 бит. Например: 0010000111011010.0000000011010011.0000000000000000.000000000000 0000.0000001010101010.0000000011111111.1111111000101000.10011100010 11010. |