Компьютерные сети. Интернет.

«… Связанные одной
сетью…»
Компьютерные
сети.
Интернет
…Связанных одной целью
Скованных одной цепью…
Nautilus Pompilius
Компьютерные сети
Компьютерная (вычислительные) сеть —
соединение некоторого количества
сетевых устройств для обмена данными
между ними.
Для создания простейшей сети необходимо:





•
Несколько РС
Сетевые интерфейсы (адаптеры);
Среда передачи данных;
Сетевая ОС;
Коммуникативное оборудование.
Сетевые интрефейсы
• Сетевая плата, также
известная как сетевая карта,
сетевой адаптер, Ethernetадаптер, NIC (англ. network
interface controller) —
периферийное устройство,
позволяющее компьютеру
взаимодействовать с
другими устройствами сети.
В настоящее время,
особенно в персональных
компьютерах, сетевые платы
довольно часто
интегрированы в
материнские платы для
удобства и удешевления
всего компьютера в целом.
Среда передачи данных
Среда передачи — физическая субстанция, по которой
происходит передача электрических, электромеханических,
оптических, радиосигналов, использующихся для переноса той
или иной информации. Среда передачи может быть
•естественной или
• искусственной.
• Каналы связи характеризуются пропускной
способностью, помехоустойчивостью и
стоимостью.
Искусственные среды
• По большей части искусственные среды для передачи сигналов
представлены проводами и кабелями:


оптический кабель ;
Кабели - провода с металлическим проводником — железом,
медью; примеры: коаксиальный кабель или витая пара и др.
Оптический кабель — делается из стекла
и/или пластика и переносит внутри себя
световой сигнал;
• Волоконно-оптический
кабель. Идеальная
передающая среда, он не
подвержен действию
электромагнитных полей,
позволяет передавать
информацию на расстояние
до 10 000 м со скоростью до
10 Гбит/с.
Коаксиальный кабель
• Коаксиальный кабель
отличается более высокой
механической прочностью,
помехозащищённостью и
позволяет передавать
информацию на расстояние
до 2000 м со скоростью 2-44
Мбит/с;
Витая пара
Неэкранированная витая пара:
Максимальное расстояние, на
котором могут быть
расположены компьютеры,
соединенные этим кабелем,
достигает 90 м. Скорость
передачи информации - от 10
до 155 Мбит/с;
Передача сигнала через естественную
среду (воздух, вакуум)
• WI-FI –технология, которая
позволяет организовывать
скоростной доступ в Интернет без
использования проводов, в
частности, подключение к
Интернету с помощью
мобильного телефона.
• Wi-Fi — торговая марка Wi-Fi
Alliance для беспроводных сетей
на базе стандарта IEEE 802.11.
Под аббревиатурой Wi-Fi (от
английского словосочетания
Wireless Fidelity, которое можно
дословно перевести как
«беспроводное качество»...
• 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.
• протокол IrDA (Infra red Data
Assotiation) позволяет
соединяться с периферийным
оборудованием без кабеля при
помощи ИК-излучения с длиной
волны 880nm.
Сетевая операционная система
• Сетевая операционная
система —
операционная система
со встроенными
возможностями для
работы в компьютерных
сетях.
• Примеры сетевых
операционных систем:
• Novell NetWare
• LANtastic
• Microsoft Windows (NT, XP,
Vista, 7, 8)
• Различные UNIX системы,
такие как Solaris, FreeBSD
• Различные GNU/Linux системы
• IOS
Коммуникационное оборудование
Передачу информации меду компьютерами в сети обеспечивает
коммуникационная система, которая может включать в себя
• модемы,
• повторители,
• концентраторы,
• коммутаторы,
• маршрутизаторы и другие устройства.
Модем используется в качестве устройства
подключения локальной сети или отдельного
компьютера к глобальной сети через
телефонные каналы связи.
Повторитель – устройство, обеспечивающее
усиление сигнала без изменения его
информативности.
Концентраторы и коммутаторы
• В настоящее время вытеснены
Концентраторы:
сетевыми коммутаторами, которые
• сетевое устройство для
способные обеспечивать
независимую и выборочную
объединения нескольких
передачу кадров Ethernet между
устройств локальной сети
портами за счёт вскрытия
в общий сегмент сети.
заголовков кадров и пересылки их
по нужным портам в соответствии с
• пересылают данные во все
MAC-адресом получателя.
порты.
• Сетевой коммутатор:
• Сетевой концентратор:
Определение пути по которому будет
передано сообщение или пакет,
осуществляется с помощью специального
устройства маршрутизатора или роутера. .
• Маршрутизатор с Wi-Fi
интерфейсом.
Классификация компьютерных сетей
по территориальной распространенности
(S!)
• PAN (Personal Area Network) персональные сети,
• LAN (Local Area Network) локальные сети,
• MAN (Metropolitan Area Network) городские сети
между учреждениями в пределах города (или
нескольких городов),
• WAN (Wide Area Network) глобальные сети.
PAN (Personal Area Network)
устройства, принадлежащие
одному владельцу.
Сеть, основанная на
спецификации Bluetooth,
работает на расстоянии до 10
метров, использует
радиоволны на частотах около
2.4 ГГц.
LAN (Local Area Network)
Доступ к ним разрешен ограниченному кругу
лиц, для которых работа в сети связана с их
профессиональной деятельностью.
Это может быть и небольшая офисная сеть, и
сеть завода, занимающего огромную площадь
(характерный размер объекта до
приблизительно 10 км).
Классификация по типу сетевой
топологии (логики!):
•шина
•кольцо
•звезда
•смешанная топология
Шина
Общий кабель (шина или
магистраль), к которому
подсоединены все компьютеры.
На концах кабеля находятся
терминаторы, для
предотвращения отражения (и
последующего искажения)
сигнала.
Отправленное компьютером сообщение поступает
на все компьютеры сети. Компьютер проверяет — кому
адресовано сообщение и если ему, то обрабатывает его.
Поскольку линия связи единственная, передавать
информацию можно только по очереди.
В шине отсутствует центральный абонент (что
увеличивает надежность), все узлы сети равноправны.
Поэтому не страшны отказы отдельных компьютеров
(оставшиеся могут продолжать обмен сообщениями).
В случае обрыва шины нарушается работа всей сети.
Подключить новый компьютер в сеть достаточно
просто и это не требует выключения сети.
Кольцо
Компьютер соединен линиями связи
только с двумя другими: от одного он
только получает информацию, а другому
только передает.
Каждый компьютер ретранслирует
(возобновляет) сигнал.
Кольцевая топология обеспечивает
работу с большими потоками информации.
На каждой линии связи, работает только один
передатчик и один приемник.
Центра сети нет, все компьютеры могут быть
одинаковыми, хотя и не являются полностью
равноправными: одни получают информацию раньше,
а другие – позже.
На этом строятся методы управления сетью: право
на следующую передачу переходит последовательно к
следующему по кругу компьютеру.
Подключить новых абонентов в «кольцо»
достаточно просто, хотя и требуется обязательное
выключение сети.
Звезда
Компьютеры присоединены к
центральному узлу, через который идет
весь обмен информацией.
Если в центре находится компьютер
(сервер), то сеть называют активной
звездой.
Если в центре сети содержится
концентратор или коммутатор, то
говорят о пассивной звезде.
Смешанная топология.
Пример:Ячеистая топология
Каждый компьютер соединяется с
несколькими другими компьютерами сети.
В результате обрыв кабеля не приведёт к
потере соединения между компьютерами.
Характеризуется высокой надежностью,
сложностью настройки и переизбытком
расхода кабеля.
Характерна для крупных сетей.
Тёмный веб: Современные ячеистые
технологии
Классификация по типу
функционального взаимодействия
• Клиент-сервер (Client-server) — архитектура, в
которой существуют поставщики услуг (серверы)
и заказчики услуг (клиенты).
• Одноранговая сеть (peer-to-peer, P2P — «равный
к равному») основана на равноправии
участников. В такой сети каждый узел (peer)
является как клиентом, так и сервером.
Клиент-сервер
• Все данные хранятся на сервере. Такая архитектура упрощает
управление сетью. Однако, поломка сервера фатальна для сети,
требуется отдельный специалист (системный администратор).
• Обычно сервер защищён лучше клиентов.
Клиент-сервер
Одноранговая сеть
Каждая машина, как клиент, может
посылать запросы на ресурсы другим
машинам.
Каждая машина, как сервер, может
обрабатывать запросы от других
машин (и отсылать им то, что было
запрошено).
Любой член сети может появляться в
сети и исчезать из нее в любой момент
времени.
Интернет
Интернет (internet - межсетевой) — всемирное
объединение компьютерных сетей. Интернет служит
физической основой для Всемирной паутины (World
Wide Web).
Преимуществом Интернета является отсутствие единого
руководства и открытость технических стандартов.
На сегодняшний день число пользователей
Интернета составляет приблизительно
2,7 млрд человек.
Частичная карта интернета (15.01.2005)
Каждая линия соединяет два IPадреса. Цвета соответствуют
доменам верхнего уровня:
синий - net, ca, us;
зеленый - com, org;
красный - mil, gov, edu;
желтый - jp, cn, tw, au, de;
фиолетовый - uk, it, pl, fr;
золотой - br, kr, nl.
История Интернета
• В 1969 г. первая
компьютерная сеть
ARPANET (Advanced
Research Projects
Agency Network)
объединила четыре
американских
университета.
Разработку
финансировало
Министерство
обороны США.
• Ядерный взрыв на атоле
История Интернета
• Первый сеанс связи был проведен между
компьютерами (узлами сети), находившимися
на расстоянии 640 км. Передачу каждого
символа из слова «LOGIN»подтверждали по
телефону.
История Интернета (продолжение)
• К 1971 г была разработана программа для отправки
электронной почты.
• В 1973 г к сети были подключены с помощью
трансатлантического телефонного кабеля организации
из Великобритании и Норвегии.
• С 1983 г стали использовать протоколы TCP/IP
(Transmission Control Protocol/Internet Protocol).
• В 1984 г была разработана система доменных имён
(Domain Name System, DNS).
• В 1988 г был разработан протокол Internet Relay Chat, с
помощью которого стало возможно общение в
реальном времени (чат).
WWW
• В 1989 г. сотрудники Европейского
Центра ядерных исследований (ЦЕРН)
предложили концепцию Всемирной
паутины.
• Тимоти Джон Бернерс-Ли (родился в
1955 г.) — британский учёный.
• Роберт Кайо (родился в 1947 г.) бельгийский ученый.
Всемирная паутина (World Wide Web)
• WWW образуют миллионы web-серверов,
подключенных к Интернету. Web-сервер - это
программное обеспечение и компьютер, на котором
это программное обеспечение работает.
• Информация на web-серверах представлена в виде
гипертекста (с гиперссылками). Для создания
гипертекста используется язык разметки гипертекста
HTML (HyperText Markup Language), Гиперссылка
позволяет перейти к другим объектам Интернета.
Фрагмент документа html
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<meta charset="utf-8">
<title>Первая веб-страница</title>
</head>
<body>
<h1 style="text-align: center; color: #af7900">Первая лабораторная работа</h1>
<h2 style="text-align: center; color: #4f7900">Кое-что про HTML</h2>
<p>Блочные создают <b>невидимый блок</b> на всю <strong>возможную
ширину</strong> и заставляют выводить следующий за блочным элементом текст с новой
строки.
</p>
<h2>Стихотворения</h2>
<p>Мой дядя самых честных правил,
<br>Когда не в шутку занемог,
<br>Он уважать себя заставил</p>
Всемирная паутина (World Wide Web)
• Гипертекстовый документ (размещенный во
всемирной паутине) называется web-страница.
• Несколько web-страниц образуют web-сайт.
• Для просмотра web-страниц используются
специальные программы — web-браузеры. Они
запрашивают web-сервер. В ответ web-сервер
находит (или создает) соответствующую webстраницу и передает ее запросившему
компьютеру.
Адресация во Всемирной паутине
• Надо указать, где находится искомый узел сети
(компьютер) и где на этом компьютере расположен
искомый ресурс.
• Каждый узел в сети имеет свой адрес - IP-адрес
(Internet Protocol). IP-адрес занимает 32-бита (IPv4):
четыре десятичных чисел значением от 0 до 255,
разделённых точками (например, 192.168.0.1).
• Значит, всего может быть 232 = 4 294 967 296 адресов,
а их требуется значительно больше. В новой версии IPадрес имеет 128-битовое представление(IPv6).
Адресация во Всемирной паутине
• Однако людям удобнее иметь дело с адресом,
записанным как текст, чем с цифрами IP-адреса.
• Для адресации узлов используют систему
доменных имён DNS (Domain Name System).
Адрес читается справа налево.
• Например, сайт Википедии на русском языке
ru.wikipedia.org.
Адресация во Всемирной паутине
ru.wikipedia.org
• org. — домен первого (верхнего) уровня;
• wikipedia.org. — домен второго уровня;
• ru.wikipedia.org. — домен третьего уровня.
• Точку после домена первого уровня можно не
ставить.
Примеры доменов верхнего уровня:
.com (commercial)
для коммерческих организаций,
.net (networks)
для сетевых структур,
.org (organizations)
для некоммерческих
организаций,
.edu (educational)
для высших учебных заведений
США,
.gov (US Government) зарезервирован для
правительства США,
.ru / .рф
для России,
.uk
для Великобритании,
.de
для Германии
URL (Uniform Resource Locator)
• Одновременно с адресом узла сети надо указать и место
web-страницы в этом узле. Для этого используют
единый указатель ресурсов URL.
• В настоящее время URL считается частью более общей
системы идентификации ресурсов URI (Uniform Resource
Identifier).
URL (Uniform Resource Locator)
Например, адрес статьи URL на сайте Википедии на русском
языке:
http://ru.wikipedia.org/wiki/URL.
Здесь http - протокол передачи гипертекста,
ru.wikipedia.org - адрес сайта,
/wiki/URL - путь к статье.
Могут использоваться и другие протоколы:
ftp — протокол передачи файлов,
https — специальная реализация протокола http,
использующая шифрование.
Протоколы передачи данных в Интернете
Чтобы передать информацию через
интернет необходимо установить связь между
узлами сети. Для этого были определены
соответствующие правила (протоколы).
Разные протоколы описывают разные
стороны этой связи. Взятые вместе, они
образуют стек протоколов, который содержит
несколько уровней.
Стек протоколов
• прикладной уровень
• транспортный уровень
• сетевой уровень
• канальный уровень
• физический уровень
Прикладной уровень
Например, протокол передачи гипертекста
HTTP (HyperText Transfer Protocol). Потребитель
(клиент) посылает запрос, а поставщик (сервер)
возвращает обратно сообщение с результатом.
На основе этого протокола работают webбраузеры.
Транспортный уровень
Например, протоколы TCP/IP (Transmission Control
Protocol/Internet Protocol). Сетевой протокол IP
обеспечивает доставку данных по адресу.
Транспортный протокол TCP гарантирует эту
доставку.
Протокол TCP работает "поверх" протокола IP.
Надежность обеспечивается тем, что прием
сообщений подтверждается, а в случае потери
организуется повторная передача.
Сетевой уровень
• Надо определить маршрут
передачи данных между
клиентом и сервером. Устройство,
которое решает эту задачу,
называют маршрутизатором
(router).
• Маршрутизатор с Wi-Fi
интерфейсом. Wi-Fi (Wireless
Fidelity — беспроводная точность)
показывает соответствие
стандарту качества для
беспроводных сетей.
Канальный уровень
• предназначен для передачи данных между
узлами локальной сети. Когда разные узлы
пытаются использовать канал связи
одновременно возникают проблемы,
которые решают коммутаторы.
• 24-портовый сетевой коммутатор.
Физический уровень
описывает среду
передачи данных
(например,
коаксиальный кабель,
оптическое волокно) и
параметры передачи
данных (например,
амплитуду, частоту
сигналов).
Структура Интернета • Поверхностный веб:
Google, Яндекс, Рамблер,
Facebook и т.д.
• Глубокий веб:
• Библиотеки, музеи, пиратские копии,
организации, сайты с ограниченным
доступом.
• Поисковики: Scirus, ComplitePlanet
• Тёмный веб:
Анонимные пользовательские
сети, торговля запрещенными
товарами.
• Сети: P2P, F2F, Freenet, ANTs
P2P, Invisible Internet Project…
Темный веб: свобода+мошеники!!!