Учебник. А. Ю. Босова Москва бином. Лаборатория знаний 2016 11 класс Базовый уровень Учебник
 Скачать 4.61 Mb.
|
|
Глава 4. Сетевые информационные технологии Каждая 16разрядная область двоичного кода преобразуется в шестнадцатеричный код (вспомните «быстрый» перевод целых дво ичных чисел в шестнадцатеричную систему счисления с помощью тетрад). Полученные группы из четырёх шестнадцатеричных цифр разделяются двоеточиями. Шестнадцатеричная запись рассмотрен ного выше адреса будет иметь вид: 21DA:00D3:0000:0000:02AA:00FF : FE28:9C5A. Если одна или более групп подряд равны 0000, то они могут быть опущены и заменены на двойное двоеточие: 21DA:00D3::02AA:00FF : FE28:9C5A. Запись адреса в новом стандарте также можно представить вось мью целыми десятичными числами в диапазоне от 0 до 65 535 каж дое, разделёнными двоеточием. Наряду с цифровыми IP-адресами в Интернете действуют бо- лее удобные и понятные для пользователей символьные адреса. Например, IP-адресу 87.242.99.97 соответствует символьный адрес metodist.lbz.ru. В отличие от числового этот символьный адрес говорит пользователю о его принадлежности российскому сегменту сети (ru); возможно, некоторые пользователи узнают в нём адрес издательства «БИНОМ. Лаборатория знаний» (lbz) и поймут, что речь идёт о методической поддержке учебного про- цесса (metodist). Адрес, представляющий собой символьную строку, составленную из разделённых точками слов или их сокращений, называется домен- ным именем. Доменные имена имеют серверы Интернета. Каждый компью- тер, подключаемый к Интернету, получает IP-адрес, но при этом он может не иметь доменного имени. Система доменных имён DNS (Domain Name System) имеет древовидную структуру. Узлы этой структуры называются доме- нами. Домен (от фр. dominion — область) — узел в дереве имён, вместе со всеми подчинёнными ему узлами, иначе говоря, это именованная ветвь или поддерево в дереве имён. Часть доменного имени, записанная после последней точки, является доменом верхнего уровня. Домены верхнего уровня 205 Основы построения компьютерных сетей §14 определены международным соглашением. Они делятся на два вида: 1) административные (по типу организации), например: gov, edu, org, com; 2) географические, например: ru, by, cy, uk. Владельцем домена может быть страна, регион, организация или отдельный человек. Обычный пользователь не может заре- гистрировать домен верхнего уровня, но может зарегистрировать домен, например, второго или третьего уровня. Каждый домен любого уровня может содержать множество подчинённых доменов. Структура доменного имени отражает порядок следования уз- лов в иерархии: доменное имя читается слева направо от доменов низшего уровня к доменам высшего уровня. Чем «выше» уровень домена, тем правее он записывается в имени. Для преобразования доменного имени в IPадрес и наоборот слу жит распределённая база данных DNS, функционирующая на ос нове иерархии DNSсерверов, каждый из которых является «дер жателем» некоторой доменной зоны и отвечает на касающиеся её запросы. Каждый сервер, отвечающий за доменную зону, может делегировать ответственность за некоторую часть домена другому серверу, что позволяет возложить ответственность за актуальность информации на серверы различных организаций (людей), отвечаю щих только за «свою часть» доменного имени. 14.5. история появления и развития компьютерных сетей История появления и развития компьютерных сетей тесно связана с развитием вычислительной техники и коммуникаций. В ней можно выделить несколько этапов. • 1950–1960 гг. Компьютеры представляют собой громоздкие устройства, требующие длительного времени для обработки информации. Создаются отдельные терминалы с собственными устройствами ввода-вывода, напрямую работающие с общим компьютером (мэйнфреймом). Терминалы, физически удалён- ные от мэйнфрейма, — первый прообраз компьютерной сети. • 1960–1970 гг. Разрабатываются технические принципы ком- пьютерной сети. В 1969 г. появляется ARPANET — первая глобальная сеть невоенного назначения, объединяющая супер- компьютеры нескольких научно-исследовательских центров США, использующая для передачи данных телефонные сети. 206 Глава 4. Сетевые информационные технологии • 1970–1980 гг. Появляются большие интегральные схемы, пер- вые мини-компьютеры, первые нестандартные, настраиваемые вручную локальные сети. Появляются первые сетевые стан- дарты. Начинает функционировать электронная почта. • 1980–1990 гг. Создаются персональные компьютеры. Прини- мается протокол TCP/IP, вводится система доменных имён DNS. Появляется Интернет в виде, близком к современно- му. Появляются стандартные технологии локальных сетей (Ethernet — 1980 г., Token Ring, FDDI — 1985 г.). Начина- ется коммерческое использование Интернета. • 1990–2000 гг. Появляются первые интернет-сайты. Интернет объединяет локальные сети и становится средством массовой коммуникации. Телетехнологии (телемосты, видеоконферен- ции) встраиваются в глобальную сеть. • 2000–2010 гг. Производится массовое подключение отдельных пользователей и локальных сетей к Интернету. Используются беспроводные сети, резко снижается стоимость передачи еди- ницы информации. Доступ к сети Интернет и электронной почте встраивается в мобильные телефоны. Создаются и по- лучают широкое распространение сетевые средства массовой информации, интернет-магазины, цифровые библиотеки, ди- станционное образование, социальные сети. • 2010–2015 гг. Активно разворачиваются цифровые услуги на- селению, создаются облачные ресурсы и действующие на их основе мобильные сервисы, разворачивается глобальная сеть онлайн-обучения. СамОе ГлаВнОе Компьютерная сеть — это группа (два и более) компьютеров, соединённых каналами передачи данных, обеспечивающая: • быстрый обмен данными между отдельными компьютерами сети; • совместное использование вычислительных ресурсов и внеш- них (периферийных) устройств; • совместное использование программного обеспечения и баз данных; • совместную работу пользователей над некоторым заданием или проектом; • возможность удалённого управления компьютерами. В зависимости от выполняемых в сети функций различают компьютеры-серверы и компьютеры-клиенты. 207 Основы построения компьютерных сетей §14 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. Объединение компьютеров в сеть осуществляется с использо- ванием каналов передачи данных — среды передачи данных и оборудования, обеспечивающего передачу данных в этой среде. Аппаратные компоненты компьютерных сетей — это сетевые адаптеры, повторители, концентраторы, коммутаторы, мосты, марш рутизаторы, шлюзы и другое оборудование. Для организации обмена данными между компьютерами сети используются сетевые компоненты операционной системы, слу- жебные и прикладные программы. Сетевой протокол — это совокупность особых соглашений, а также технических процедур, которые регулируют порядок и спо- соб осуществления связи между компьютерами, объединёнными в сеть. Большинство современных компьютерных сетей осуществ- ляет передачу данных на основе стека (набора) протоколов под названием TCP/IP (англ. Transmission Control Protocol/Internet Protocol — протокол управления передачей/межсетевой протокол). Локальная сеть — это сеть, состоящая из близко расположен- ных компьютеров, чаще всего находящихся в одной комнате, в одном или нескольких близко расположенных зданиях. Топология — это конфигурация сети, способ соединения её элементов друг с другом. В настоящее время самым распро- странённым способом построения компьютерных сетей является древовидная топология. Безусловным преимуществом локальной сети является воз- можность подключения к глобальной сети всех компьютеров че- рез один из них, имеющий в неё выход. Глобальная сеть — это сеть, предназначенная для объедине- ния большого числа отдельных компьютеров и локальных сетей, расположенных на значительном удалении (сотни и тысячи ки- лометров) друг от друга. Интернет — это глобальная компьютер- ная сеть, в которой многочисленные научные, корпоративные, государственные и другие сети, а также персональные компью- теры отдельных пользователей соединены между собой каналами передачи данных. Каждый компьютер, подключаемый к Интернету, получает свой уникальный 32-битный идентификатор, называемый IP-адре- сом. 208 Глава 4. Сетевые информационные технологии Наряду с цифровыми IP-адресами в Интернете действуют бо- лее удобные и понятные для пользователей символьные адреса, называемые доменными именами. Система доменных имён DNS (Domain Name System) имеет древовидную структуру. Узлы этой структуры называются доменами. Вопросы и задания 1. Что такое компьютерная сеть? Какие возможности она пре- доставляет? 2. Какие функции выполняет компьютер-сервер в сети? Какой компьютер называют клиентом? 3. По каким основаниям можно классифицировать компьютер- ные сети? 4. Какую сеть называют одноранговой? Что представляет собой сеть с выделенным сервером? 5. Назовите виды компьютерных сетей по территориальной распространённости. 6. Кроме LAN и WAN по территориальной распространённости выделяют также сети BAN, PAN, CAN и MAN. Найдите в дополнительных источниках информацию об этих сетях и подготовьте о них краткое сообщение. 7. Какие среды передачи данных могут использоваться в компьютерных сетях? Приведите примеры. 8. Выясните, каковы максимальные скорость и расстояние пе- редачи данных, обеспечиваемые в беспроводной сети Wi-Fi. Используйте дополнительные источники информации. 9. Какие аппаратные компоненты компьютерных сетей вам из- вестны? 10. Найдите в дополнительных источниках информацию о функ- циях, внешнем виде и характеристиках сетевых адаптеров, повторителей, концентраторов, коммутаторов, мостов и марш- рутизаторов. Представьте найденную информацию в форме презентации. 11. Музыкальный фрагмент был записан в формате стерео (двух- канальная запись), затем оцифрован и сохранён в виде фай- ла без использования сжатия данных. Получившийся файл был передан в город А по каналу связи за 60 секунд. За- тем тот же музыкальный фрагмент был повторно записан в формате моно и оцифрован с разрешением в 2 раза выше и 209 Основы построения компьютерных сетей §14 частотой дискретизации в 2 раза меньше, чем в первый раз. Сжатие данных не производилось. Полученный файл был передан в город Б. Пропускная способность канала связи с городом Б в 3 раза ниже, чем канала связи с городом А. Сколько секунд длилась передача файла в город Б? 12. Какое программное обеспечение используют в компьютерных сетях? В чём суть клиент-серверного программного обеспече- ния? 13. Что представляют собой сетевые протоколы? Для чего они нужны? 14. На основе какого стека (набора) протоколов осуществляется передача данных в современных сетях? Назовите его состав- ляющие и опишите их функции. 15. Какая сеть называется локальной? 16. Что такое топология сети? Какие бывают топологии ло- кальной сети? Какая топология является наиболее распро- странённой в наше время? 17. Исследуйте локальную сеть кабинета информатики в вашей школе. Эта сеть одноранговая или с выделенным сервером? Какая у неё топология? Как организовано подключение к сети Интернет? 18. Какие сети называются глобальными? 19. Что такое Интернет? 20. Составьте «Топ–10» стран по числу пользователей Интерне- та. Как вы можете объяснить полученные результаты? 21. Что представляет собой IP-адрес в стандарте IPv4? Почему каждое из фигурирующих в нём четырёх десятичных чисел заключено в диапазоне от 0 до 255? 22. Восстановите IP-адрес по его фрагментам: 2.132 20 .82 2.19 23. Чему равен адрес сети, если IP-адрес узла равен 211.64.254.139, а маска равна 255.255.240.0? 24. Для узла с IP-адресом 117.191.84.37 адрес сети равен 117.191.80.0. Какой в этом случае может быть маска? 25. Что называется доменным именем? Приведите примеры до- менных имён. 26. Назовите виды и приведите примеры доменов верхнего уровня. 210 Глава 4. Сетевые информационные технологии 27. Объясните назначение DNS-серверов. 28. Каковы основные вехи в истории появления и развития компьютерных сетей? Подготовьте презентацию на эту тему. 29. Найдите в дополнительных источниках информацию и под- готовьте небольшое сообщение о Всемирном дне Интернета. § 15 Службы интернета Интернет играет важную роль в жизни современного челове- ка, являясь: 1) средством доступа к общим информационным ресурсам; 2) средством коммуникации (общения) между удалёнными поль- зователями. Благодаря Интернету, ставшему в наше время мобильным, пользователь, где бы он ни находился, всегда имеет доступ к важным документам, почте, может получить информацию по лю- бому интересующему его вопросу. Средства обеспечения определённых услуг для пользователей сети Интернет принято называть службами (сервисами). Для каждой службы Интернета существует своя программа- сервер, клиентская программа и свой протокол, обеспечивающий взаимодействие программы-клиента с сервером. Воспользоваться какой-либо службой Интернета можно только в том случае, если на компьютере установлено соответствующее программное обеспе- чение (клиентская программа). 15.1. информационные службы Информационные службы предоставляют пользователям воз- можность доступа к разнообразным информационным ресурсам (файлам, документам), хранящимся в Интернете. Основными информационными службами Интернета являются Всемирная паутина, служба передачи файлов, служба файлооб- менников. Всемирная паутина (англ. World Wide Web, WWW) пред- ставляет собой распределённую по всему миру информационную 211 Службы интернета §15 систему, состоящую из миллиардов взаимосвязанных электронных документов — веб-страниц. Каждый ресурс (страница, документ, файл) в Интернете име- ет свой уникальный адрес или URL (англ. Universal Resource Locator — универсальный указатель ресурсов). Адрес документа в Интернете (URL) состоит из следующих частей: 1) название протокола со знаками :// в конце названия; 2) доменное имя сервера со знаком / в конце имени; 3) полное имя файла на сервере, где он находится. Например: Ещё одной информационной службой является служба переда- чи файлов, предоставляющая пользователям услуги по хранению и обеспечению доступа к большому количеству файлов: систем- ному и прикладному программному обеспечению, электронным книгам, музыке, видео и т. п. Передача файлов осуществляется по протоколу FTP (англ. File Transfer Protocol — протокол передачи файлов), именем которого названа и сама служба. FTP-сервер — программа, позволяющая хранить файлы и пе- редавать их по протоколу FTP. FTP-клиент — программа, позволяющая подключаться к удалённому FTP-серверу и получать/передавать файлы по про- токолу FTP. Существует множество бесплатных и платных FTP- клиентов. Встроенными возможностями для работы по протоколу FTP обладают браузеры, менеджеры файлов и некоторые другие программы. На серверах службы FTPхранятся FTP-архивы — большие хорошо структурированные коллекции объединённых общей тема- тикой файлов. Среди них можно выделить: 1) коммерческие сер- веры и серверы ограниченного доступа, которые доступны только для зарегистрированных пользователей; 2) серверы с открытым доступом для всех желающих. Если вы хотите поделиться файлами (например, фотография- ми, сделанными во время летнего отдыха) со своими друзьями, то можно воспользоваться файлообменником — службой, предо- ставляющей пользователю место под его файлы и круглосуточный доступ к ним, как правило, по протоколу http. Загрузив свои файлы на сервер файлообменника, вы получите ссылку, которую 212 Глава 4. Сетевые информационные технологии сможете переслать кому-то конкретно или опубликовать для ши- рокого круга лиц. В последнее время всё большую популярность среди пользо- вателей приобретают облачные хранилища данных (англ. cloud storage). С точки зрения пользователя данные хранятся и обраба- тываются на одном большом виртуальном сервере, в так называ- емом «облаке», которое физически представляет собой многочис- ленные серверы, удалённые друг от друга географически, вплоть до расположения на разных континентах. 15.2. коммуникационные службы К основным коммуникационным службам относятся электрон- ная почта, форум, чат, IP-телефония. Электронная почта — e-mail (от англ. electronic mail) — одна из самых первых коммуникационных служб Интернета. Она пре- доставляет возможность передавать электронные письма (тексто- вые сообщения и прикреплённые к ним файлы) от пользователя- отправителя одному или группе адресатов. Почтовый клиент — программа, помогающая составлять и посылать электронные сообщения, получать и отображать письма на компьютере пользователя. Почтовый сервер — программа, пересылающая сообщения из почтовых ящиков на другие серверы или на компьютер пользо- вателя по запросу его почтового клиента. На почтовом сервере создают почтовые ящики для пользователей с определённым име- нем и паролем для доступа. Адрес электронной почты имеет вид: <имя_пользователя>@<имя_сервера> Почтовая служба основана на следующих протоколах: • SMTP (англ. Simple Mail Transfer Protocol — простой прото- кол передачи почты) — почтовый протокол, служащий для отправки сообщений с компьютера-клиента на почтовый сер- вер, а также для пересылки почты между серверами; • POP3 (англ. Post Office Protocol — протокол почтового офи- са версия 3) — почтовый протокол для получения доступа к почтовому ящику на сервере и пересылки сообщений на компьютер-клиент; • IMAP (англ. Internet Message Access Protocol — протокол доступа к сообщениям Интернета) — протокол для доступа к почтовому ящику на сервере, позволяющий управлять кор- респонденцией на сервере. 213 Службы интернета §15 Коммуникационные службы предоставляют пользователям сети возможность обмениваться новостями, обсуждать проблемы, проводить дискуссии и т. п. Обсуждение определённой темы группой собеседников, нахо- дящихся на значительном расстоянии, называют телеконферен- цией. Видеоконференция предусматривает использование средств передачи видеоизображений. Долгосрочные (постоянно действующие) телеконференции, в ходе которых собеседники посылают и читают текстовые сообще- ния в удобное для них время, называют форумами. Форум предлагает набор разделов для обсуждения. Зареги- стрированные на сайте пользователи, посылая свои сообщения, могут создавать внутри разделов темы и вести обсуждения в рам- ках этих тем. Сообщение и все ответы на него образуют «ветку» форума. Незарегистрированные пользователи получают статус го- стей, которые могут просматривать ветки форума, но не имеют права принимать участие в обсуждениях. За соблюдением правил следят модераторы, имеющие право редактировать, перемещать и удалять чужие сообщения в определённом разделе или теме. Службы интерактивного общения предоставляют возможность двум или группе пользователей обмениваться текстовыми сообще- ниями через Интернет в реальном времени. Первой такой служ- бой была служба IRC (англ. Internet Relay Chat — ретранслируе- мый интернет-разговор) или просто чат (от англ. chat — болтать). В отличие от телеконференций, где обсуждение темы открыто всем, в системе IRC общение происходит только в пределах од- ного канала, в работе которого принимают участие обычно лишь несколько человек. Подключившись к каналу, пользователь видит на экране сообщения других участников. Сообщение, введённое любым участником, практически немедленно появляется на кана- ле, и все остальные участники обсуждения могут «высказаться» в ответ. Для работы службы разработан одноимённый протокол IRC. IRC-сервер — программа, обеспечивающая работоспособность системы IRC и хранящая информацию о каналах и подключён- ных пользователях. IRC-клиент — программа для подключения к IRC-серверу и ведения беседы. Некоторые службы интерактивного общения дают возмож- ность вести обсуждение только двум собеседникам. Каждому пользователю при регистрации в таких службах предоставляется индивидуальный код, и каждый сам создаёт список контактов — лиц, с которыми он желает общаться. |