лекции по биостатистике+. Лекциях по направлению подготовки Ветеринария
 Скачать 355.81 Kb.
|
|
Тема: КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ, НАЗНАЧЕНИЕ, КЛАССИФИКАЦИЯ 1. Основные понятия вычислительной сети 2. Классификация сетей 3. Оборудование для локальных сетей 4. Сетевые стандарты и система адресации сети Интернет 5. Сервисы Интернета 6. Программы для работы в сети Интернет 7. Поисковые системы Интернета Продолжительность - 4 часа 1. Основные понятия вычислительной сети Компьютерная сеть – совокупность компьютеров, соединенных с помощью каналов связи и средств коммутации в единую систему для обмена сообщениями и доступа пользователей к программным, техническим, информационным и организационным ресурсам сети. Абоненты сети – объекты, генерирующими или потребляющими информацию в сети – могут быть отдельные компьютеры, комплексы ЭВМ, промышленные роботы, станки с числовым программным управлением и т.д. Вычислительные сети подразделяются на два вида: локальные и глобальные. Локальные вычислительные сети (ЛВС, Ethernet) представляют собой совокупность однородных технических систем, объединенных каналами связи и обеспечивающих на небольшой территории (до нескольких км) пользователям доступ к распределенным вычислительным и информационным ресурсам. Глобальные вычислительные сети обеспечивают взаимодействие ЛВС на большой территории, расстояние между ЛВС могут достигать десятки тысяч км. Глобальные вычислительные сети могут быть объединены между собой с помощью Интернета. Разработка любого сетевого проекта начинается с выбора архитектуры будущей компьютерной сети. Под архитектурой вычислительной сети принято понимать объединение топологий сети, определяющих ее конфигурацию, а также сетевых протоколов и стандартов, обеспечивающих ее работоспособность. В сетях используется технология «клиент – сервер», обеспечивающая распределенную обработку данных. Основной принцип технологии заключается в разделении функций между сервером и клиентом. Сервер организует доступ к ресурсам общего пользования, а клиент использует ресурсы. Компьютер, управляющий тем или иным ресурсом, принято называть сервером этого ресурса (файл-сервер, сервер приложений, сервер базы данных), а компьютер, имеющий возможность использовать ресурс, – клиентом. Программное обеспечение, обслуживающее клиент-серверную технологию, подразделяется на программное обеспечение, реализующее функции сервера (оно устанавливается на компьютере-сервере), и программное обеспечение, обеспечивающее доступ клиентов к ресурсам сети (оно устанавливается на компьютерах-клиентах). 2. Классификация сетей Локальные сети можно классифицировать по следующим параметрам: . по классу локальные сети делятся на одноранговые и клиент-серверные сети; . по топологии сети делятся на кольцевые, шинные, звездообразные, гибридные; . по типу физической среды передачи – на витую пару, коаксиальный или оптоволоконный кабель, инфракрасный канал, радиоканал. . по скорости доступа – на низкоскоростные (до 10 Мбит/с), среднескоростные (до 100 Мбит/с), высокоскоростные (свыше 100 Мбит/с); Класс вычислительной сети Одноранговая сеть – это сеть равноправных компьютеров, каждый из которых имеет уникальное имя (имя компьютера) и обычно пароль для входа в него во время загрузки ОС. Имя и пароль входа назначаются владельцем компьютера средствами ОС. Каждый компьютер такой сети может одновременно являться и сервером и клиентом сети, хотя вполне допустимо назначение одного компьютера только сервером, а другого только клиентом. Клиент-серверные локальные сети применяются в тех случаях, когда в сеть должно быть объединено много пользователей и возможностей одноранговой сети может не хватить. Тогда в сеть включается специализированный компьютер – сервер. Топология вычислительной сети Топология вычислительной сети – определяет ее логическую структуру, т.е. маршруты передачи данных между узлами сети, требования к соответствующему коммутационному оборудованию и его настройке. Существует три базовые топологии: «кольцо», «общая шина», «звезда». Шинная структура – соединение компьютеров производится посредством одного кабеля. Данные от компьютера передаются всем компьютерам сети, однако воспринимаются только тем компьютером, адрес которого указан в передаваемом сообщении. Кольцевая структура предусматривает объединение всех компьютеров с помощью кабельной системы, имеющей форму замкнутого круга. Данные передаются от одного компьютера к другому; при этом если один компьютер получает данные, предназначенные для другого компьютера, то он передает их дальше (по кольцу). Звездная структура предполагает наличие центрального компьютера, с которым связаны все остальные ПК. В настоящее время используется гибридная топология, комбинирующая базовые топологии: звезда – шина, звезда – кольцо, при которой каждый компьютер непосредственно соединен со всеми компьютерами вычислительной сети. Среды передачи информации в локальных сетях. Средой передачи информации называются те линии связи (или каналы связи), по которым производится обмен информацией между компьютерами. Обмен информацией в вычислительных сетях осуществляется по проводным и беспроводным каналам связи. Каналы связи характеризуются пропускной способностью, помехоустойчивостью и стоимостью. Проводные каналы связи используют три типа кабелей: витую пару, коаксиальный и оптоволоконный кабель. Проводные каналы чаще всего используются для создания локальных компьютерных сетей. Каждый тип кабеля имеет свои преимущества и недостатки, так что при выборе типа кабеля надо учитывать как особенности решаемой задачи, так и особенности конкретной сети, в том числе и используемую топологию. Кабель на основе витых пар представляет собой несколько пар скрученных изолированных медных проводов в единой диэлектрической (пластиковой) оболочке. Он довольно гибкий и удобный для прокладки. Неэкранированные витые пары характеризуются слабой защищенностью от внешних электромагнитных помех, а также слабой защищенностью от подслушивания с целью, например, промышленного шпионажа. Перехват передаваемой информации возможен как с помощью контактного метода (посредством двух иголочек, воткнутых в кабель), так и с помощью бесконтактного метода, сводящегося к радиоперехвату излучаемых кабелем электромагнитных полей. Для устранения этих недостатков применяется экранирование. В случае экранированной витой пары каждая из витых пар помещается в металлическую оплеткуэкран для уменьшения излучений кабеля, защиты от внешних электромагнитных помех и снижения взаимного влияния пар проводов друг на друга. Коаксиальный кабель представляет собой электрический кабель, состоящий из центрального провода и металлической оплетки, разделенных между собой слоем диэлектрика (внутренней изоляции) и помещенных в общую внешнюю оболочку. Оптоволоконный (волоконно-оптический) кабель - это принципиально иной тип кабеля. Информация по нему передается не электрическим сигналом, а световым. Главный его элемент - это прозрачное стекловолокно, по которому свет проходит на огромные расстояния с незначительным ослаблением. Структура оптоволоконного кабеля очень проста и похожа на структуру коаксиального электрического кабеля, только вместо центрального медного провода здесь используется тонкое (диаметром порядка 1-10 мкм) стекловолокно, а вместо внутренней изоляции - стеклянная или пластиковая оболочка, не позволяющая свету выходить за пределы стекловолокна. К беспроводным каналам связи относится радио-, радиорелейная и спутниковая связь.В настоящее время широкое распространение получает WI-FI-технология, которая позволяет организовывать скоростной доступ в Интернет, без использования проводов, в частности подключение к Интернету с помощью мобильного телефона. Беспроводная связь IrDa (инфракрасный порт) является самым недорогим и удобным способом передачи небольших объемов данных на небольшие расстояния между ноутбуками, а также между ноутбуком и мобильным телефоном. В отличие от радио-интерфейсов канал передачи информации создается с помощью оптических устройств. 3. Оборудование для локальных сетей Это устройства для соединения линий связи, усиления сигнала, образования нужной сетевой топологии, адресной пересылки данных, защиты информации. Пассивное сетевое оборудование: разные соединители, разъемы, заглушки (терминаторы) и пр. . Активные оконечные сетевые устройства: сетевая карта (сетевой адаптер) и модем – устройства, соединяющие компьютер с линией связи . Активные промежуточные устройства. . Повторители, концентраторы – простейшие устройства для усиления сигнала и образования сетевых топологий "звезда" и "дерево". . Мосты, коммутаторы – устройства с функциями концентраторов, выполняют коммутацию (соединение) станции-источника и станции-приемника для увеличения пропускной способности сети. Маршрутизаторы (роутеры) – сложные программируемые устройства, выполняющие функции маршрутизации – поиска оптимального пути прохождения данных, соединения сетей разных технологий. Шлюзы. Ранее маршрутизаторы называли шлюзами, теперь - спец. компьютер или устройство на стыке двух сетей для перевода данных между сетями с отличающимися протоколами. Маршрутизация в шлюзах - только к соединению двух подсетей 4. Сетевые стандарты и система адресации сети Интернет Концептуальной основой построения вычислительных сетей является базовая эталонная модель взаимосвязи открытых систем OSI (Open Systems Interconnection), которая разработана международной организацией по стандартизации ISO (International Standards Organization). Модель OSI включает семь уровней управления, обеспечивающих взаимодействие прикладых процессов пользователей и программ. Уровень 1 – физический – реализует управление каналом связи, что сводится к подключению и отключению каналов и формированию сигналов, представляющих передаваемые данные. Уровень 2 – канальный – обеспечивает надежность передачи данных, используя средства контроля и обнаружения ошибок. Уровень 3 – сетевой – выбирает маршрут передачи данных по линиям связи. Уровень 4 – транспортный – обеспечивает обмен данными (сопряжение) между сетью передачи данных и абонентами сети. Уровень 5 – сеансовый – организует сеансы связи на период взаимодействия процессов пользователей. Уровень 6 – представления – обеспечивает взаимодействие разнородных систем через преобразование различных форматов данных и кодов. Уровень 7 – прикладной – реализует сетевые вычислительные услуги (почта, телеконференция и т.п.). Как правило, уровни 1 и 2 реализуются техническими средствами, а уровни 3 – 7 – программными средствами. Процедура взаимодействия между процессами одного уровня управления с другими уровнями на основе обмена сообщениями называется протоколом. В Интернете на транспортном уровне используется протокол TCP (Transmission Control Protocol), а на сетевом уровне – протокол IP (Internet Protocol). Эти два протокола взаимосвязаны, поэтому их часто объединяют и называют протоколом TCP/IP. Протокол TCP реализует на узле отправителя пакетирование сообщений (разбивку сообщения на части), а на узле-получателе – сборку пакетов в единое сообщение. Протокол IP обеспечивает передачу информации по сети, определяет маршрут передачи информации и формат представления адресов. Глобальная сеть Интернет представляет собой совокупность узлов (хостов), содержащих коммуникационное оборудование и серверы. К узлам подключаются пользователи – локальные вычислительные сети и отдельные клиенты. Для идентификации узлов сети Интернет используется иерархическая доменная система имен (DNS). Доменом называется некоторая область сети, которой присваивается собственное имя. Каждый домен может входить в домен более высокого уровня и в то же время может включать в себя домены более низкого уровня. Каждому уровню соответствует свой домен, домены отделяются друг от друга точками. В адресе может быть любое число доменов. Домены нижних уровней задаются произвольно. Домены верхнего уровня (самые правые в адресе) подчиняются следующему соглашению: если указывается две буквы – домен определяет страну, в которой расположен адресуемый узел (ru – Россия, uk – Великобритания, fr – Франция); если указываются тир буквы – домен определяет род деятельности или организацию (edu – учебные заведения, net – организации, отвечающие за разработку и поддержку компьютерных сетей, com – коммерческие организации, org – прочие организации и т.д.). Числовой адрес хоста называется IP-адресом. Он представляет собой четырехбайтовую последовательность, разделенных точками, каждый байт которой записывается в виде десятичного числа в интервале от 0 до 255 (например, 81.19.70.3). URL – это стандартизированный способ записи адреса ресурса в сети Интернет. Синтаксис записи адреса: url <протокол доступа>://<доменный адрес хоста>/ Универсальный указатель ресурсов принимает вид: *http://www.host.ru/Web-сайт/index.htm Адрес URL состоит из трех частей: 1) http:// – протокол доступа. После имени протокола ставится (:) и два знака «/». 2) www.host.ru – доменное имя сервера. 3) /Web-сайт/index.htm – путь к файлу и имя файла Web-страницы. 5. Сервисы Интернета Вычислительные услуги сети можно подразделить на: . коммуникационные услуги, обеспечивающие обмен сообщениями между абонентами сети (электронная почта, группы новостей, телеконференции Usenet, электронная доска объявлений BBS, IRC, ICQ); . информационные услуги, обеспечивающие доступ к удаленным документам и базам данных (Передача файлов FTP, Всемирная паутина WWW); . услуги доступа к удаленным устройствам сети (Удаленный терминал TELNET). Коммуникационные услуги. Существуют два режима общения в сети: в режиме реального масштаба времени (on-line) и в режиме отложенного сообщения, когда пользователи обмениваются сообщениями (off-line). служба является одной из первых услуг, реализованных в Интернете, и широко используется до настоящего времени. Для обеспечения работы электронной почты в Интернете используются протоколы прикладного уровня SMTP, POP3 и UUCP. Форма записи адреса электронной почты: Имя_пользователя @ доменный_адрес_хоста Группы новостей, телеконференции (UseNet, off-line) – эта служба также позволяет пользователям обмениваться сообщениями, но процесс общения ограничивается рамками некоторой группы пользователей. File:Usenet Big Nine.svg - Ency.cl/opedia. В отличие от E-mail клиент UseNet направляет сообщение не индивидуальному адресату, а всем участникам телеконференции. Каждая телеконференция имеет свой адрес и посвящена какой-либо теме. Телеконференции организованы в виде категорий. Основными категориями верхнего уровня являются следующие: sci – прикладные науки; soc – общественные науки и искусство; rec – развлечения, спорт, отдых, музыка, игры; news – новости и информация об UseNet; clari – новости, распространяемые только по подписке; comp – вопросы, связанные с компьютером; biz – реклама и другие вопросы, связанные с бизнесом. Электронная доска объявлений – вариант телеконференции, основу которого составляет специальная база данных, в которой различными пользователями размещаются объявления и сообщения с целью их демонстрации другим пользователям. Примерами электронных досок объявлений могут служить Fidonet и сети телеконференций BBS. Диалоговые конференции (Internet Relay Chat – IRC или просто Chat, on-line). Эта разновидность телеконференций обеспечивает возможность «живого» диалога («болтовня» в реальном времени), включая реальные аудио- и видеовозможности. Интернет пейджер (ICQ, on-line), который позволяет вести двухсторонний обмен информацией в реальном режиме времени. Информационные услуги. Передача файлов FTP (File Transfer Protocol) позволяет пользователю просматривать архивы файлов, передавать и получать файлы по сети Интернет. Этот сервис является одним из основных способов распространения по сети бесплатных программ и дополнений к коммерческим версиям программ. Всемирная паутина WWW (World Wide Web) – это распределенная гипертекстовая информационная система, наиболее развитая информационная служба Интернет. Гипертекст – это документ, который наряду с обычной текстовой и графической информацией содержит ссылки на другие документы, включая и мультимедийные (графические, звуковые и видео). Для создания гипертекстовых документов используется специальный язык гипертекстовой разметки HTML. Веб-страницами называют наименьший документ сети, имеющий доменный адрес. Сайтом называется группа веб-страниц, размещенных на одном сервере и объединенных по какому-то признаку. Для обмена гипертекстовой информацией в сети используется протокол прикладного уровня HTTP. Услуги доступа к удаленным устройствам. Удаленный терминал (TELNET) позволяет пользователю управлять ресурсами удаленного компьютера, а именно редактировать и удалять файлы, запускать программы, находящиеся на удаленном компьютере, а также управлять периферийными устройствами (например, принтером). 6. Программы для работы в сети Интернет Для работы во всемирной паутине используются специальные программы, называемые навигаторами, обозревателями или браузерами. В настоящее время широкое распространение имеют Internet Explorer, FireFox, Opera, Google Chrome. Помимо просмотра веб-страниц современные браузеры дают возможность пользоваться и другими услугами сети Интернет (посылать электронные письма, получать файлы FTP и пр.). Наиболее популярными программами, предназначенными для работы с электронной почтой, являются: Outlook Express входит в состав стандартных программ ОС Windows и позволяет работать с электронной почтой и группами новостей; Microsoft Outlook входит в состав стандартных программ MS Office и представляет собой программу-органайзер (записная книжка, календарь, планировщик задач) с функциями почтового клиента; The Bat! – условно-бесплатная программа для работы с электронной почтой для OC Windows. Программа The Bat! Поддерживает множество функций, в частности проверку орфографии, шифрование почтовой базы и фильтрацию электронной макулатуры (защиту от спама). 7. Поисковые системы Интернета Поисковые системы – это специальные программные продукты, позволяющие осуществлять быстрый и эффективный поиск информации в сети Интернет. Поисковые системы постоянно отслеживают изменения информации в сети. Поиск документов, соответствующих запросу пользователя, производится в базе данных поисковой системы, где в компактном виде содержатся данные об информации в Интернете. Поисковые системы постоянно пополняют и обновляют свои базы данных. Существуют два способа добавления и обновления информации в базе данных поисковой системы: в одном случае разработчик веб-страницы сам добавляет ссылку на страницу в поисковую систему, в другом – используется специальная программа, называемая роботом. Роботы запускаются поисковой системой, чтобы проверять актуальность ссылок, имеющихся в базе данных и отслеживать появление новых веб-страниц в Интернете. Способы поиска информации в системах: . поиск по каталогам; . поиск по запросам. Мощные поисковые системы, которые позволяют вести поиск по ключевым словам и с помощью каталогов, называют порталами. К наиболее известным зарубежным поисковым системам Интернета относятся: AltaVista.com (1995 г.) обеспечивает поиск по запросам, как во Всемирной паутине, так и в группах новостей. Internet dan Mesin Pencari Internet Ruthchristina's Blog Yahho.com (1996 г. – начало разработки) – является самой популярной в США поисковой системой – каталогом. Google.com (1998 г. – начало разработки) – современная поисковая система, отличительной особенностью которой является высокая релевантность1 выдачи результатов запроса. 1 Релевантность - семантическое соответствие поискового запроса и поискового образа документа. К наиболее известным российским поисковым системам Интернета относятся: Aport.ru (1996 г.) – старейшая русскоязычная поисковая система, предназначенная для быстрого поиска информации в русскоязычной части Интернета. Rambler.ru (1996 г.) – имеет удобную систему поиска и выдачи найденной информации. Производит поиск как во Всемирной паутине, так и в группах новостей, позволяет формировать сложные запросы. Yandex.ru (1997 г.) – самая популярная поисковая система, которую используют 45% аудитории российского Интернета. Mail.ru (2001 г.) – почтовый портал. Поисковый сервис в сети Интернет построен на основе поисковой технологии Google. С каждым годом растет популярность портала. В настоящее время им пользуются 10 – 15% российской аудитории. Контрольные вопросы 1. Что такое компьютерная сеть и что необходимо для создания компьютерных сетей? 2. Какова основная задача, решаемая при создании компьютерных сетей? 3. Что такое протоколы? Для чего они предназначены? 4. Как формируется доменная система имен? 5. Как работает транспортный протокол? Протокол маршрутизации? 6. Какие существуют способы подключения к Интернету? Примеры тестовых заданий Сетевая топология, отвечающая данной характеристике: каждое из устройств обеспечивает непосредственное управление устройствами низшего по значению ……… . иерархическая . звезда . кольцевая . ячеистая Топология сети определяется . способом соединения узлов сети каналами связи . способом взаимодействия компьютеров . структурой программного обеспечения . конфигурацией программного обеспечения Структура моделирования INTERNET . сетевая . табличная . иерархическая . статистическая В качестве линий связи для передачи данных по компьютерной сети могут ис- пользоваться ……. . оптоволокно . сетевая карта . коаксиальный кабель . витая пара Служба Internet позволяющая передавать сообщение «от одного – многим» . Usenet . WWW . IRC Лекция 5 |