Глобальные компьютерные сети

ГЛОБАЛЬНЫЕ
КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ
Российские сети
информационных и
финансовых
телекоммуникаций
• Массовое образование новых
коммерческих сетей в России началось
с 1991 года .
Сеть Relcom.
• Сеть создана в 1990 году, подключена и зарегистрирована в
EUnet – европейской части Internet.
• В настоящее время сеть Relcom развивается как сеть общего
назначения, объединяющая научные и коммерческие
организации, государственные ведомства и учреждения.
• Технически Relcom можно рассматривать как совокупность
региональных узлов, обеспечивающих обмен сообщениями
между пользователями в своем регионе и передачу сообщений
при необходимости в другой район через региональные узлы
связи. Relcom обеспечивает услуги электронной почты внутри
региона и абонентам сетей EUnet, Internet, BitNet и т.д. Сеть
предоставляет возможность пользоваться телеконференциями
Usenet. Через Relcom легко и просто работать с коммерческой
информационной системой RELIS (RELcom Information Service,
Москва), предлагающей ежедневные новости, тематические
информационные выпуски, аналитические обзоры на многие
экономические темы.
Сеть SprintNet.
Сеть передачи данных SprintNet имеет узлы доступа в сотнях
городов десятков стран мира. К сети SprintNet подключены
тысячи баз данных, содержащих информацию самого широкого
профиля. Сеть SprintNet позволяет обмениваться информацией с
большой скоростью. Услугами сети пользуются десятки крупных
банков России.
• сетевой доступ к внутрироссийским и международным системам
электронных платежей и услуги по передаче денежных средств
ведущих зарубежных банков и банков России;
• телекоммуникационные услуги для поддержки авторизации
магнитных карточек режиме реального времени при совершении
операций в торговых точках и банкоматах;
• поддержку и решения для систем связи «клиент-банк»,
межфилиальных операций
• поддержку частных и гибридных банковских интегрированных
сетей передачи данных, включая объединение через глобальную
сеть SprintNet территориально - распределенных локальных
сетей банков;
• доступ к специализированным информационным ресурсам, а
также к финансовым базам данных глобальной сети Internet.
Структура глобальной сети
В
общем случае глобальная сеть
включает подсеть связи, к которой
подключены компьютеры и терминалы
(только ввод и отображение данных).
Допускается подключение компьютеров,
объединенных в локальной сети.
Подсеть связи состоит из каналов
передачи данных и коммуникационных
узлов.
• Коммуникационные узлы подсети
связи предназначены для быстрой
передачи информации по сети, для
выбора оптимального маршрута
передачи информации, для коммутации
пакетов передаваемой информации.
• Коммуникационный узел – это либо
некоторое аппаратное устройство, либо
компьютер, выполняющий заданные
функции с помощью соответствующего
программного обеспечения. Эти узлы
обеспечивают эффективность
функционирования сети связи в целом.
ПК
ТЕРМИНАЛ
ПК
КУ
•
КУ
СЕРВЕР
СЕРВЕР
КУ
КУ
ТЕРМИНАЛ
ПК
ПК
ПК
пк
Структура Internet
• С точки зрения пользователя в Internet
выделяются поставщики услуг,
поддерживающие информацию на
серверах, и потребители этих услуг –
клиенты. Взаимодействие поставщиков
с потребителями осуществляется через
коммуникационную систему с
множеством узлов .
Серверы информационных услуг
Новости
науки и
техники
Новости
бизнеса и
финансов
Оперативная
деловая
информация
Издатели
учебных
Издатели
литературы
материалов
Издатели
газет и
журналов
Шлюз Internet
Подсеть связи, система коммуникационных узлов
Internet
Шлюз Internet
Корпоративные сети
Локальные сети организации
Потребители услуг Internet
Архитектура сети
• В основу архитектуры глобальной сети
положен многоуровневый принцип передачи
сообщений. На нижнем уровне сообщение
представляет собой последовательность бит,
снабженную адресом получателя и
отправителя. Сообщение разбивается
сетевой аппаратурой на пакеты, и
передаются по каналам связи. К этому
уровню добавляется уровень базового
программного обеспечения, который
управляет аппаратурой передачи данных.
• Основной задачей, решаемой при создании
компьютерных сетей, является обеспечение
совместимости
оборудования
по
электрическим
и
механическим
характеристикам
и
обеспечение
совместимости
информационного
обеспечения (программ и данных) по системе
кодирования и формату данных. Решение
этой
задачи
относится
к
области
стандартизации
и
основано
на
так
называемой
семиуровневой
модели
архитектуры
сети
OSI
(модель
взаимодействия открытых систем – Model of
Open System Interconnections). Она создана
на
основе
технических
предложений
Международного института стандартизации
ISO (International Standards Organizations).
• Согласно модели ISO/OSI архитектуру
компьютерных сетей следует рассматривать
на разных уровнях (общее число уровней –
до семи). Самый верхний уровень прикладной. Самый нижний уровень –
физический. Он обеспечивает обмен
сигналами между устройствами. Обмен
данными в системах связи происходит путем
их перемещения с верхнего уровня на
нижний, затем транспортировки и, наконец,
обратным воспроизведением на компьютере
клиента в результате перемещения с нижнего
уровня на верхний уровень
Компьютер отправителя
Прикладной
Компьютер получателя
Уровни модели OSI
Физический
Прикладной
Физический
Канал связи
Простейшая модель обмена данными в компьютерной сети
• Для
обеспечения
необходимой
совместимости на каждом из семи возможных
уровней архитектуры компьютерной сети
действуют
специальные
стандарты,
называемые протоколами. Они определяют
характер
аппаратного
взаимодействия
компонентов сети (аппаратные протоколы) и
характер взаимодействия программ и данных
(программные
протоколы).
Физически
функции поддержки протоколов исполняют
аппаратные устройства (интерфейсы) и
программные
средства
(программы
поддержки
протоколов).
Программы
поддержки протоколов также называют
протоколами.
• Рассмотрим, как в модели ISO/OSI
происходит обмен данными между
пользователями, находящимися на
разных концах сети связи
Уровень
Аналогия
Прикладной уровень
Письмо написано на бумаге.
Определено его содержание
Уровень представления
Письмо запечатано в конверт.
Конверт заполнен. Наклеена
марка. Клиентом соблюдены
необходимые требования
протокола доставки.
Сеансовый уровень
Письмо опущено в почтовый
ящик. Выбрана служба доставки
Транспортный уровень
Письмо доставлено на почтамт.
Оно отделено от писем, с
доставкой которых местная
почтовая служба справилась бы
самостоятельно
Сетевой уровень
После сортировки письмо
уложено в мешок. Появилась
новая единица доставки – мешок
Уровень соединения
Мешки уложены в вагон.
Появилась новая единица
доставки – вагон
Физический уровень
Вагон прицеплен к локомотиву.
Появилась новая единица
доставки – состав. За доставку
взялось другое ведомство,
действующее по другим
протоколам
• 1. На прикладном уровне с помощью специальных
приложений пользователь создает документ (сообщение,
рисунок и т. д).
• 2. На уровне представления операционная система его
компьютера фиксирует, где находятся созданные данные (в
оперативной памяти, в фале на жестком диске и т.п.), и
обеспечивает взаимодействие со следующим уровнем.
• 3. На сеансовом уровне компьютер пользователя
взаимодействует с локальной или глобальной сетью.
Протоколы этого уровня проверяют права пользователя на
«выход в сеть» и передают документ к протоколам
транспортного уровня.
• 4. На транспортном уровне документ преобразуется в ту
форму, в которой положено передавать данные в
используемой сети. Например, он может «нарезаться» на
небольшие пакеты стандартного размера.
• 5. Сетевой уровень определяет маршрут движения данных в
сети. Так, например, если на транспортном уровне данные
были «нарезаны» на пакеты, то на сетевом уровне каждый
пакет должен получить адрес, по которому он должен быть
доставлен независимо от прочих пакетов.
• 6. Уровень соединения необходим для того, чтобы
промодулировать сигналы, циркулирующие на физическом
уровне, в соответствии с данными, полученными с сетевого
уровня. Например, в компьютере эти функции выполняет
сетевая карта или модем.
• 7. Реальная передача данных происходит на физическом
уровне. Здесь нет ни документов, ни пакетов, ни даже байтов –
только биты, то есть элементарные единицы представления
данных. Восстановление документов из них произойдет
постепенно, при переходе с нижнего на верхний уровень на
компьютере клиента.
Средства физического уровня лежат за пределами компьютера. В
локальных сетях это оборудование самой сети. При удаленной связи с
использованием телефонных модемов это линии телефонной связи,
коммуникационное оборудование телефонных станций и т.п.
Особенности виртуальных
соединений.
• Разные уровни протоколов сервера и клиента
не взаимодействуют друг с другом напрямую.
Они взаимодействуют через физический
уровень. Постепенно переходя с верхнего
уровня на нижний уровень, данные
непрерывно преобразуются, «обрастают»
дополнительными данными, которые
анализируются протоколами
соответствующих уровней на стороне
получателя информации. Это создает эффект
взаимодействия уровней между собой.
Сетевые службы.
• На виртуальных соединениях основаны все службы
современного Интернета. Так, например, пересылка
сообщения от сервера к серверу может проходить
через множество различных компьютеров. Это
совсем не означает, что на каждом компьютере
сообщение должно пройти через все уровни – ему
достаточно подняться на сетевой уровень,
определяющий адресацию при приеме, и вновь
опуститься на физический уровень при передаче. В
этом случае служба передачи сообщений
основывается на виртуальном соединении сетевого
уровня и соответствующих ему протоколах.
ПРИКЛАДНОЙ
УРОВЕНЬ
ПРИКЛАДНОЙ
УРОВЕНЬ
УРОВЕНЬ
ПРЕДСТАВЛЕНИЯ
Виртуальное соединение
УРОВЕНЬ
ПРЕДСТАВЛЕНИЯ
СЕАНСОВЫЙ
УРОВЕНЬ
СЕАНСОВЫЙ
УРОВЕНЬ
СЕТЕВОЙ
УРОВЕНЬ
СЕТЕВОЙ УРОВЕНЬ
УРОВЕНЬ
СОЕДИНЕНИЙ
УРОВЕНЬ
СОЕДИНЕНИЙ
ФИЗИЧЕСКИЙ
УРОВЕНЬ
Физическое соединение
ФИЗИЧЕСКИЙ
УРОВЕНЬ
• Передача в сети сообщения (файла)
происходит пакетами, имеющими
фиксированную длину.
• Разбивка сообщения на пакеты производится
сетевым адаптером. Большинство адаптеров
использует пакеты длинной записи от 500 до
4000 байт. Пакет данных аналогично конверту
с письмом содержит адрес компьютера,
которому он послан, и адрес компьютера,
который посылает сообщение. Адреса
должны быть уникальными.
• Даже в одном сеансе связи разные пакеты одного
сообщения могут пройти разными маршрутами.
Какими бы маршрутами ни двигались пакеты данных,
они все равно достигнут пункта назначения и будут
собраны вместе в цельный документ. При этом
данные, отправленные позже, могут приходить
раньше, но это не помешает правильно собрать
документ, поскольку каждый пакет имеет свою
маркировку.
• Значит, Internet представляет собой как бы
«пространство», внутри которого осуществляется
непрерывная циркуляция данных, т.е. информация в
Internet перемещается между компьютерами,
составляющими узлы сети, и какое-то время
храниться на жестких дисках.
Маршрутизация
• Доставка пакетов в сети осуществляется с
помощью коммуникационных узлов, которые
могут быть выполнены аппаратно или
являются программами на компьютерах.
• Основной функцией коммуникационных
узлов является выбор оптимального
маршрута доставки пакета получателю –
маршрутизация.
• В коммуникационном узле проверяется адрес
получателя пакета, на его основании
определяется оптимальный путь посылки
пакета к месту назначения. В каждом
коммуникационном узле строятся внутренние
таблицы, в которых записываются
местоположения и все возможные маршруты
ко всем зарегистрированным сетям. Маршрут
включает все коммуникационные узлы на
пути к пункту назначения. Используя эти
таблицы, маршрутизатор вычисляет
кратчайший путь к месту назначения.
Адресация в Internet
• В локальной сети адреса компьютеров чаще
всего определяются адресами сетевых плат,
вставленных в компьютеры. В сетях с
протоколом TCP/IP для идентификации сетей
и компьютеров используются 32-разрядные
IP-адреса. Эти адреса при написании
разбиваются на 4 части. Каждая 8-разрядная
часть может иметь значение от 0 до 255.
части определяются друг от друга точками.
Например: 234. 049. 123. 255.
• IP - адрес включает номер сети и номер
компьютера в ней. Адреса каждой сети
выдаются Информационным центром (ИЦ)
сети Internet (NIC).
• IP-адреса в зависимости от размера сети
делятся на 3 класса: А, В, С.
• Класс «А» предназначен для адресации
больших сетей, и в адресах этого класса 7
разрядов отводятся под адрес сети, 24 – под
адреса компьютеров в ней. Очевидно, что
число сетей с таким количеством
компьютеров невелико и равняется 127.
• Класс «В» имеет адрес, в котором 14 разрядов
отводятся под адрес сети и 16 – под адреса
компьютеров в сети.
• В наиболее многочисленных небольших сетях класса
«С» под адрес сети отводится 21 разряд, под адреса
компьютеров только 8 разрядов. Таким образом, в
этой сети может быть не более 255 компьютеров.
Число разрядов, отводимое под адрес сети и под
адрес компьютера в сети, не составляет 32 разряда.
Это связано с тем, что первые разряды адреса
используются для идентификации класса сети.
Доменная система имен
• Сети и компьютеры, подключенные к Internet,
имеют уникальные символические
идентификаторы, называемые
доменными именами. Эти уникальные
имена, так же как и адреса сетей,
регистрируются в NIC и хранятся в базе
данных Internet.
• Доменное имя состоит из двух частей:
идентификатора предприятия и
идентификатора домена (домена верхнего
уровня), которые разделяются точкой.
Например: microsoft.com.
• В комитете NIC зарегистрировано шесть
стандартных идентификаторов доменов:
• com (коммерческие организации),
• edu (организации образования),
• gov (правительственные организации),
• mil (военные организации),
• org (некоммерческие организации),
• net (сетевые организации). Этими
доменными идентификаторами пользуются в
основном организации США.
• В Internet преобразованием имен в адреса занимается
доменная система имен (DNS). По существу, она является
базой данных, в которой зафиксировано соответствие
доменных имен и IP-адресов. Эта система позволяет
использовать вместо IP-адресов доменные имена. Протокол
TCP/IP работает IP-адресами и не может использовать
доменные адреса. Коммуникационный узел (шлюз) должен
знать адреса нескольких серверов DNS для того, чтобы
преобразовать вводимые пользователем имена эквивалентные
IP-адреса. Если сервер имен DNS не имеет информации об
имени, то он возвращает IP-адрес другого сервера имен DNS.
• IP – адреса компьютеру присваиваются из набора IP-адресов,
зарезервированных за организацией. Регистрация имени
домена, присвоение IP-адреса, обеспечение доступа к услугам
сети могут быть возложены на провайдера.
Управление передачей в
Internet
в Internet на межсетевом уровне протокол IP
обеспечивает негарантированную
доставку данных между любыми двумя
точками сети, а протокол управления
передачей TCP , являясь надстройкой над
протоколом IP, обеспечивает
гарантированную доставку данных. Эти
протоколы, определяя форматы пакетов
данных, передаваемых по сети,
позволяют обмениваться информацией
программам, работающим на различных
аппаратно-программных платформах.
Протокол TCP/IP
• FTP-протокол, входящий в семейство
протоколов TCP/IP, является протоколом
пользовательского уровня, обеспечивающим
передачу файлов с одного компьютера на
другой. Этот протокол позволяет посылать
файлы в различных форматах, чаще всего в
текстовом или двоичном формате, не
загружая ЦП удаленного компьютера, так как
не предполагает проведение сеансов работы
на удаленном компьютере.
• Telnet – относится к той же группе
протоколов, что и FTR, но является
протоколом удаленного терминального
доступа, позволяющим с одного компьютера
подключаться к другому и работать на нем
как при непосредственной работе на
компьютере. Таким образом, Telnet позволяет
соединяться с хост-компьютером,
зарегистрироваться на нем и запускать
имеющиеся на нем программы.
• SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) –
обеспечивает передачу электронной
почты между компьютерами.
• SNMP (Simple Network Management
Protocol) – передает информацию о
состоянии сети и подключенных к ней
устройств.