Всего на сайте:
119 тыс. 927 статей

Главная | Информатика

Интернет технологии, Лекция №1. Введение. Краткий экскурс в историю сетей.  Просмотрен 34

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИИ

ПО ДИСЦИПЛИНЕ

«Интернет технологии»

Для всех специальностей

Тараз 2014 г.

Конспект лекции по дисциплине «Интернет технологии» для студентов всех специальностеи – разработаны в соответствии с рабочей программой дисциплины.

Конспект лекции разработала:

старший преподаватель Джакашова Э.А.

 

Лекция №1. Введение. Краткий экскурс в историю сетей.

Современный Интернет — весьма сложная и высокотехнологичная система, позволяющая пользователю общаться с людьми, находящимися в любой точке земного шара, быстро и комфортно отыскивать любую необходимую информацию, публиковать для всеобщего сведения данные, которые он хотел бы сообщить всему миру. С помощью Интернета можно найти себе подходящую работу и расширить круг знакомств, обсудить интересующие вас темы и просто приятно провести время.

В конце далеких семидесятых годов Министерство обороны США задалось идеей создать электронную сеть, с помощью которой компьютеры военных штабов и командных пунктов могли бы успешно обмениваться информацией в случае бомбардировки указанных объектов русскими атомными ракетами. Коммуникации, проложенные между бункерами, должны были, по замыслу министров, выдержать наводнения, цунами, землетрясения, ураганы, прямые по- падания метеоритов и другие неприятные погодные явления. Сеть была спроектирована, исходя из принципа малой надежности, то есть таким образом, что продолжала бы исправно перекачивать информацию между компьютерами, даже когда отдельные ее участки могли неожиданно исчезнуть, превратившись в атомную пыль. Исследования, проведенные в рамках этого проекта, были профинансированы Управлением перспективных научных разработок США(Advanced Research Project Agency, ARPA), и в 1968 году такая система была создана. В честь "спонсоров", вложивших весьма внушительный капитал в развитие первой в мире полнофункциональной вычислительной сети, ей дали краткое и звучное название ARPAnet.

Возникновение данной электронной сети осталось бы не замеченным, или этот факт забылся бы со временем, если бы не несколько концептуальных особенностей, заложенных в ее проект. Во-первых, все компьютеры, входящие в сеть, общались между собой "на равных", то есть в ARPAnet не существовало структуры "главный компьютер — подчиненный компьютер". Во-вторых, в качестве основного сетевого протокола ARPAnet был принят межсетевой протокол IP.

ПРИМЕЧАНИЕ Сетевым протоколом называется согласованный и утвержденный стандарт, содержащий описание правил приема и передачи между двумя компьютерами команд, текста, графики, иных данных и служащий для синхронизации работы нескольких вычислительных машин в сети.

Другими словами, межсетевой протокол — это некий "свод законов для компьютеров", набор правил, позволяющий нескольким машинам обмениваться данными посредством сетевых коммуникаций. Именно протокол IP стал впоследствии главным протоколом Всемирной сети Интернет.

Межсетевой протокол IP (Internet Protocol) является универсальным кроссплатформенным стандартом, позволяющим объединять в сеть разнородные вычислительные машины, работающие под управлением различных операционных систем. Важно лишь, чтобы все эти системы поддерживали протокол IP.О принципах передачи данных на основе указанного протокола мы подробно побеседуем в следующем разделе этого урока, а пока вернемся к истории создания Интернета.

В начале восьмидесятых годов Национальный научный фонд США (NationalScience Foundation) создал пять локальных сетей, соединив в единый комплекс их центральные компьютеры — сетевые рабочие станции. Эти системы, как иARPAnet, использовали протокол обмена данными IP. Согласно заложенной в данный проект идее планировалось объединить большинство американских исследовательских центров в глобальную информационную систему, создав своеобразную "сеть сетей" (Internetwork, сокращенно — Internet). Эта система должна была содержать самую свежую, постоянно обновляющуюся информацию о научных исследованиях изыскательских учреждений США. По замыслу Национального научного фонда, появление такой сети позволило бы большинству исследовательских институтов Америки иметь быстрый доступ к самым современным разработкам ученых. А вот получилось из этой идеи совсем не то, что планировали ее авторы.

Многочисленные коммерческие организации, имеющие к науке отношение весьма далекое, в духе времени стали создавать собственные локальные сети, связывавшие между собой, например, отдел продаж, приемную совета директоров ибухгалтерию. Это было очень удобно: информация передавалась через коммуникационные линии мгновенно и практически никогда не терялась. Ученые же встали перед сложной проблемой: соединять в сеть университеты, находящиеся в разных штатах, было слишком разорительно — чересчур много специального кабеля пришлось бы проложить под землей (к тому времени обычные телефонные линии уже не обеспечивали должной скорости передачи данных). Пришлось, умерив гордыню, идти к коммерсантам с предложением соединить между собой ближайшие, расположенные в соседних домах локальные сети, связав проводом сетевые станции подсетей двух фирм. При такой схеме информация могла бы передаваться от одного компьютера к другому через ближайших соседей. Коммерсанты с радостью согласились — не могли же они упустить уникальную возможность обмениваться документами и биржевыми котировками с партнерами в других городах, причем по цене платы за электроэнергию! Связь быстро была установлена. Кто-то соединил кабелем компьютер, расположенный в США, с сетевой станцией в Канаде, к которой, в свою очередь, стали подключаться местные локальные сети, с появлением специализированных спутников открылась возможность ретранслировать информационный сигнал через океан, благодаря чему вскоре была налажена связь с одним из европейских университетов, с которым соединилась пара сотен местных локальных систем...

Секретарю одной фирмы, до безумия обожавшему комиксы, внезапно пришло в голову разместить на своем сетевом компьютере их электронную подшивку за несколько лет, бухгалтер другой конторы выложил в сеть фотографии из своего любимого кинофильма, доступ к которым получили все пользователи этой глобальной информационной системы. И вскоре ученые, схватившись за голову, обнаружили, что их научно-исследовательская электронная сеть превратилась внечто невообразимое. Вместо файлов с отчетами о брачных повадках африканских страусов они получили потоки информации о состоянии дел на австралийской валютной бирже, обмен электронными пакетами с изображениями обнаженных поп-звезд и рецептами приготовления русского самогона. Инженер из Нью-Йорка признавался в любви журналистке из Берлина, а пятеро студентов Калифорнийского университета и аспирант парижского колледжа самозабвенно резались в DOOM на институтской сетевой машине... Ученые получили Интернет.

Тем временем Международная организация по стандартизации (Organizationfor International Standardization, ISO) стала разрабатывать сетевой протокол, который позволил бы "увязать" между собой все компьютеры в разных частях света. Однако пока ISO в муках рождала новый стандарт, пользователи прекрасно договорились между собой сами и установили на своих машинах программное обеспечение, поддерживающее IP. На этом протоколе Интернет работает до сих пор.

К концу восьмидесятых годов совершенствование настольных персональных компьютеров и их удешевление привело к тому, что частные пользователи получили возможность осуществлять связь с Интернетом по коммутируемым телефонным каналам посредством модемов — устройств, преобразующих цифровой поток информации от компьютера в аналоговый звуковой сигнал и выдающих его в обычную телефонную линию. На другом конце модем принимающего компьютера трансформирует звуковой сигнал снова в цифровой. Каждый модем является как приемником, так и передатчиком информации.

ПРИМЕЧАНИЕ Единица измерения скорости связи между двумя компьютерами bps (bitper secund) определяется количеством бит передаваемой информации в секунду.

Неуклонный рост подключающихся к Интернету частных пользователей и корпоративных сетей не мог не отразиться на работоспособности системы в целом.Настал момент, когда любители DOOM и самогона перегрузили-таки большинство сетевых узлов. Фирма Merit Network Inc., получившая в 1987 году счастливое право на управление и контроль за аппаратными средствами Интернета, попросту заменила часть коммутационных линий и сетевых станций на более современные, что позволило повысить суммарный трафик Сети более чем в20 раз.

ПРИМЕЧАНИЕ Трафиком называется общий суммарный поток информации через один— сетевой компьютер.

Сетевой узел — это включенная в Интернет машина, которая объединяет несколько локальных сетей, использующих один сетевой протокол.

Совершенствование и развитие Всемирной сети происходит непрерывно, причем осуществляют его, как правило, сами владельцы локальных сетей, составляющих Интернет.

Сейчас подключиться к Интернету может каждый, с любого компьютера, на котором установлено необходимое программное обеспечение и который соединен через модем с коммутируемой телефонной линией, из офиса какой-либо организации и даже из собственного дома. Причем пользователю совершенно не обязательно знать, как устроена Сеть, как она работает. Он просто включает компьютер и пользуется Интернетом.

Протокол IP позволяет только транслировать данные. Для того чтобы управлять этим процессом, служит протокол TCP (Transmission Control Protocol),опирающийся на возможности протокола IP. Как же контролируется передачаи нформации?

Положим, вы хотите переслать по почте вашему другу толстый журнал, не потратив при этом денег на отправку бандероли. Как решить эту проблему, если почта отказывается принимать письма, содержащие больше нескольких бумажных листов? Выход простой: разделить журнал на страницы и отправлять их отдельными письмами. По номерам страниц ваш друг сможет собрать журнал целиком. Приблизительно таким же способом работает протокол TCP. Он дробит информацию на несколько частей, присваивает каждой части номер, по которому данные впоследствии можно будет соединить воедино, добавляет к ней "служебную" информацию и укладывает все это в отдельный "IP-конверт".Далее этот "конверт" отправляется по Сети — ведь Интернет умеет обрабатывать IP-информацию. Поскольку в такой схеме протоколы TCP и IP тесно связаны, их часто объединяют в одно понятие: TCP/IP. Размер передаваемых в Интернете TCP/IP-пакетов составляет, как правило, от 1 до 1500 байт, что связано с техническими характеристиками Сети.

Наверняка, пользуясь услугами обычной почтовой связи, вы сталкивались с тем, что обычные письма, посылки и иные почтовые отправления теряются и приходят совсем не туда, куда нужно. Те же проблемы характерны и для Интернета. На почте такие неприятные ситуации решают руководители почтовых отделений, а в Интернете этим занимается протокол TCP. Если какой-либо пакет данных не был доставлен получателю вовремя, TCP повторяет пересылку до тех пор, пока информация не будет принята корректно и в полном объеме.

В действительности данные, передаваемые по электронным сетям, не только теряются, но зачастую искажаются из-за помех на линиях связи. Встроенные в TCP алгоритмы контроля за корректностью передачи данных решают и эту проблему. Одним из самых известных механизмов контроля за правильностью пересылки информации является метод, согласно которому в заголовок каждого передаваемого пакета записывается некая контрольная сумма, вычисленная компьютером-отправителем. Компьютер-получатель по аналогичной системе вычисляет контрольную сумму и сравнивает ее с числом, имеющимся в заголовке пакета. Если цифры не совпадают, TCP пытается повторить передачу.

Следует отметить также, что при отправке информационных пакетов протокол TCP требует от компьютера-получателя подтверждения приема информации. Это организуется путем создания временных задержек при приеме-передаче —тайм-аутов, или ожиданий. Тем временем отправитель продолжает пересылать данные. Образуется некий объем уже переданных, но еще не подтвержденных данных. Иными словами, TCP организует двунаправленный обмен информацией, что обеспечивает более высокую скорость ее трансляции.

При соединении двух компьютеров их модули TCP следят за состоянием связи. При этом само соединение, посредством которого осуществляется обмен данными, носит название виртуального канала.

Современная схема передачи данных в Интернете имеет многослойную структуру, включающую несколько уровней. Такая структура называется эталонной моделью ISO OSI (Open Systems Interconnection). Я не стану подробно раскрывать суть данной схемы, поскольку для общего понимания принципов работы Интернета она просто не нужна. Те, у кого возникнет острая необходимость подробно изучить эту абстрактную структуру, могут воспользоваться любым техническим справочником или почерпнуть информацию из самой Всемирной сети, набрав в окне запроса поискового сервера слово «Internet» или «ISOOSI».

Вернемся к передаче данных с вашей машины на какой-либо удаленный компьютер. На самом деле ваша персоналка, естественно, не транслирует информацию непосредственно компьютеру получателя (если, конечно, это не тот сервер, через который вы подключены к Интернету).

Данные, попадая на компьютер, соединяющий вас со Всемирной сетью, передаются на другую машину, с которой соединен этот компьютер, и так — до первого узла. Далее определяется направление, приблизительно соответствующее тому, в котором находится конечный получатель, то есть маршрут информационного пакета. Пакет отправляется дальше до следующего узла, где снова определяется его дальнейший маршрут. Этот процесс называется маршрутизацией.

Для того чтобы пакет с информацией не «заблудился» по дороге, узлы Интернета, через которые он движется, имеют в своем распоряжении так называемые таблицы маршрутизации — электронные базы данных, в которых содержатся указания, куда именно отсылать тот или иной пакет информации, если он следует на такой-то адрес. Таблицы маршрутизации рассылаются на узлы централизованно, периодически меняются и дополняются. Серверы узлов, осуществляющие маршрутизацию, называются маршрутизаторами, или роутерами (отангл, «router» — «маршрутизатор»). Правила маршрутизации описаны в протоколах ICMP (Internet Control Message Protocol), RIP (Routing InternetProtocol) и OSPF (Open Shortest Path First).

 

Предыдущая статья:Конфликтология; ТЕМЫ РЕФЕРАТОВ И КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ Следующая статья:Система адресации в Интернете
page speed (0.0247 sec, direct)