30. Понятие компьютерной сети. Предпосылки создания компьютерных сетей. Классификация сетей. Сеть Интернет. Краткая история появления. Сервисы Интернета.

Компьютерная сеть — система связи компьютеров и/или компьютерного оборудования (серверы, маршрутизаторы и другое оборудование). Для передачи информации могут быть использованы различные физические явления, как правило — различные виды электрических сигналов, световых сигналов или электромагнитного излучения.

Предпосылки возникновения сетей

Сложность систем проявлялась, как минимум, в двух основных аспектах – проектировании, создании и поддержке при эксплуатации системы. Сложность в проектировании проявлялась в сложности проверки свойств объекта, который еще только предстояло создать, выборе того или иного решения. Однако создать объект было мало. В современных условиях его надо уметь поддерживать в работоспособном состоянии, ремонтировать при выходе из строя. Хорошим примером здесь является история развития устройства управления в ЭВМ.

Проверка свойств, проектируемого объекта, требовала его моделирования, когда прототип объекта по тем или иным причинам создать было нельзя. Необходимость создания моделей требовало развития соответствующих разделов математики. Появление задач, решение которых в аналитическом виде было не возможно, стимулировало развитие расчетной техники, требовало все больших скоростей расчетов. Уже в 40-х годах основным приемом для ускорения ручных расчетов был метод распараллеливания. Когда несколько счетчиков работали в параллель над одним и тем же расчетом.

Рыночные методы управления и организации производства как на внутри государственном уровне, так и на межгосударственном уровне требовали постоянного совершенствования технологий, источников энергии, способности быстро получать информацию, перестраиваться в целях адаптации к новым условиям функционирования. В сочетании с территориальной децентрализацией, демографическим ростом, числом людей, вовлекаемых в процесс принятия решений, отсутствие эффективных методов коммуникации, распределенного доступа к информации, автоматического ее сбора, обработки и хранения тормозили развитие экономики.

Старые технологии сбора и обработки информации предполагали сбор информации на местах, заполнение специально разработанных форм, которые собирались в соответствующих государственных структурах, где они, возможно, проходили предварительную обработку, после чего отправлялись далее по инстанции. Вспомним, что в начале века путешествие из Москвы на Дальний Восток занимало несколько месяцев. Для сравнения сокращение времени прохождения платежа в стране на несколько часов равносильно увеличению бюджета страны на несколько миллионов рублей! Скорость принятия решения – величина сугубо материальная и может быть оценена в стоимостном выражении.

Появляются телефонные сети всемирного масштаба, телевизионные сети, радио сети, взрывное развитие вычислительной техники вызвало появление сетей ЭВМ, появляются спутники связи.

Технологии сбора, передачи, обработки и хранения информации начинают сливаться, интегрироваться.

Появление телефонных (1878) и радио (1905) сетей существенно изменили технологии сбора и передачи информации. Одновременно с ними совершенствуются методы обработки информации: от механических арифмометров, табуляторов с управлением от перфокарт (1928) до ЭВМ. Появляются устройства памяти объемом в несколько террабайтов (1012).

Возможности компьютеров, их размеры, технические характеристики растут с фантастической скоростью.

Слияние компьютеров со средствами передачи данных коренным образом изменило представление об организации вычислительных систем. Появились сети ЭВМ. Однако, в первых сетях ЭВМ средства связи использовались именно для соединения между собой ЭВМ. Это не снимало проблему передачи информации их телефонной сети в сеть ЭВМ или из радио сети в сеть ЭВМ. Возникла проблема интеграции разнородных сетей между собой.

Компьютерная сеть (КС) являет собой систему распределенной обработки информации, которая составляет как минимум из двух компьютеров, взаимодействующих между собой с помощью специальных средств связи. Или другими словами сеть являет собой совокупность соединенных друг с другом ПК и других вычислительных устройств, таких как принтеры, факсимильные аппараты и модемы. Сеть дает возможность отдельным сотрудникам организации взаимодействовать друг с другом и обращаться к совместно используемым ресурсам; позволяет им получать доступ к данным, что сохраняется на персональных компьютерах в удаленных офисах, и устанавливать связь с поставщиками.

Для классификации компьютерных сетей используются разные признаки, выбор которых заключается в том, чтобы выделить из существующего многообразия такие, которые позволили бы обеспечить данной классификационной схеме такие обязательные качества:

- возможность классификации всех, как существующих, так и перспективных, КС;

- дифференциацию существенно разных сетей;

- однозначность классификации любой компьютерной сети;

- наглядность, простоту и практическую целесообразность классификационной схемы.

Определенное несоответствие этих требований делает задание выбору рациональной схемы классификации КС достаточно сложной, такой, которая не нашла до этого времени однозначного решения. В основном КС классифицируют за признаками структурной и функциональной организации.

По назначению КС распределяются на:

1. вычислительные;

2. информационные;

3. смешанные (информационно-вычислительные).

Вычислительные сети предназначены главным образом для решения заданий пользователей с обменом данными между их абонентами. Информационные сети ориентированы в основном на предоставление информационных услуг пользователям. Смешанные сети совмещают функции первых двух.

По типа компьютеров, которые входят в состав КС, различают:

1. однородные компьютерные сети, которые состоят из программно общих ЭВМ;

2. неоднородные, в состав которых входят программно-несовместительные компьютеры.

Особенное значение занимает классификация по территориальному признаку, то есть по величине территории, что покрывает сеть. И для этого есть весомые причины, потому что отличия технологий локальных и глобальных сетей очень значительные, невзирая на их постоянное сближение.

Классифицируя сети по территориальному признаку, различают:

1. локальные (LocalAreaNetworks– LAN) сети;

2. глобальные (WideAreaNetworks– WAN) сети;

3. городские (MetropolitanAreaNetworks– MAN) сети.

LAN– сосредоточены на территории не больше 1–2 км; построенные с использованием дорогих высококачественных линий связи, которые позволяют, применяя простые методы передачи данных, достигать высоких скоростей обмена данными порядка 100 Мбит/с, предоставленные услуги отличаются широкой разнообразностью и обычно предусматривают реализацию в режиме on-line.

WAN– совмещают компьютеры, рассредоточенные на расстоянии сотен и тысяч километров. Часто используются уже существующие не очень качественные линии связи. Больше низкие, чем в локальных сетях, скорости передачи данных (десятки килобит в секунду) ограничивают набор предоставленных услуг передачей файлов, преимущественно не в оперативном, а в фоновом режиме, с использованием электронной почты. Для стойкой передачи дискретных данных применяются более сложные методы и оборудование, чем в локальных сетях.

MAN– занимают промежуточное положение между локальными и глобальными сетями. При достаточно больших расстояниях между узлами (десятки километров) они имеют качественные линии связи и высоких скоростей обмена, иногда даже больше высокими, чем в классических локальных сетях. Как и в случае локальных сетей, при построении MANуже существующие линии связи не используются, а прокладываются заново.

Также дополнительно выделяют:

4. кампусные сети (Campus Area Network – CAN), которые совмещают значительно удаленные друг от друга абонентские системы или локальные сети, но еще не требуют отдаленных коммуникаций через телефонные линии и модемы;

5. широкомасштабные сети (WideAreaNetwork – WAN), которые используют отдаленные мосты и маршрутизаторы с возможно невысокими скоростями передачи данных.

Отличительные признаки локальной сети:

1. высокая скорость передачи, большая пропускная способность;

2. низкий уровень ошибок передачи (или, что то же, высококачественные каналы связи). Допустимая вероятность ошибок передачи данных должна быть порядку 10-7 – 10-8;

3. эффективный, быстродействующий механизм управления обменом;

4. ограничено, точно определенное число компьютеров, которые подключаются к сети.

Глобальные сети отличаются от локальных тем, которые рассчитаны на неограниченное число абонентов и используют, как правило, не слишком качественные каналы связи и сравнительно низкую скорость передачи, а механизм управления обменом, у них в принципе не может быть гарантировано скорым. В глобальных сетях намного более важное не качество связи, а сам факт ее существования.

Правда, в настоящий момент уже нельзя провести четкий и однозначный предел между локальными и глобальными сетями. Большинство локальных сетей имеют выход в глобальную сеть, но характер переданной информации, принципы организации обмена, режимы доступа, к ресурсам внутри локальной сети, как правило, сильно отличаются от тех, что принято в глобальной сети. И хотя все компьютеры локальной сети в данном случае включены также и в глобальную сеть, специфику локальной сети это не отменяет. Возможность выхода в глобальную сеть остается всего лишь одним из ресурсов, поделенные пользователями локальной сети.

Следующей не менее распространенной есть классификация КС по типа топологии.

Классификация по типу сетевой топологии:

1. ши́на, представляет собой общий кабель, к которому подсоединены все рабочие станции. На концах кабеля находятся терминаторы, для предотвращения отражения сигнала.

2. Кольцо́ — это топология, в которой каждый компьютер соединен линиями связи только с двумя другими: от одного он только получает информацию, а другому только передает. На каждой линии связи, как и в случае звезды, работает только один передатчик и один приемник. Это позволяет отказаться от применения внешних терминаторов.

3. Двойное кольцо — это топология, построенная на двух кольцах. Первое кольцо — основной путь для передачи данных. Второе — резервный путь, дублирующий основной. При нормальном функционировании первого кольца, данные передаются только по нему. При его выходе из строя, оно объединяется со вторым и сеть продолжает функционировать.

4. Звезда́ — базовая топология компьютерной сети, в которой все компьютеры сети присоединены к центральному узлу (обычно коммутатор), образуя физический сегмент сети. Весь обмен информацией идет исключительно через центральный компьютер, на который таким способом возлагается очень большая нагрузка, поэтому ничем другим, кроме сети, он заниматься не может. Как правило, именно центральный компьютер является самым мощным, и именно на него возлагаются все функции по управлению обменом.

5. Ячеистая — каждая рабочая станция сети соединяется с несколькими другими рабочими станциями этой же сети. Характеризуется высокой отказоустойчивостью, сложностью настройки и переизбыточным расходом кабеля. Каждый компьютер имеет множество возможных путей соединения с другими компьютерами. Обрыв кабеля не приведёт к потере соединения между двумя компьютерами.

6. решётка — понятие из теории организации компьютерных сетей. Это топология, в которой узлы образуют регулярную многомерную решётку. При этом каждое ребро решётки параллельно её оси и соединяет два смежных узла вдоль этой оси.

Краткая история Internetа

В 1969 году Управление перспективных исследований APRA (Агенство передовых Исследовательских проектов), одно из подразделений Министерства обороны США, завершило работу над проектом, который должен был, с одной стороны, привести к созданию практически не поддающихся разрушению каналов связи, а с другой - о блегчить сотрудничество между разбросанными по всем штатам исследовательским о рганизациям оборонной промышленности.

В основу проекта были положены три основные идеи: - каждый узел сети Соединен с другими, так что существует несколько различных путей от узла к узлу. - все узлы и связи рассматриваются как ненадежные - существуют автоматически обновляемые таблицы перенаправления пакетов - пакет, предназначенный для несоседнего узла отправляется на ближайший к нему, cогласно таблице перенаправления пакетов, при недоступности этого узла - на следующий и т.д.

Эти идеи должны были обепечить функционирование сети в случае разрушения любого числа ее компонентов. В принципе сеть можно было считать работоспособной даже в случае, когда остается функционировать всего два компьютера. Кроме того созданная по такому принципу система не имела централизованного узла управления, и следовательно безболезненно могла изменять свою конфигурацию.

Первоначально сеть состояла из 17 миникомпьютеров. Память каждого имела объем 12 Кбайт. В апреле 1971 года к сети было подключено 15 узлов. В 1975 году сеть APRAnet включала уже 63 узла.

В середине 1972 года среди пользователей сети стало распространяться мнение, что передать письмо по компьютерной сети намного быстрей и дешевле чем традиционным методом. Так начал зарождаться первый сервис, без которого сегодня не мыслим сегодня Интернет - это E-Mail. В 1976 году появилась программа UUCP (Unix-to-Unix Copy), что привело к созданию следующего сервиса - USEnet (сетевые новости).

Именно так первоначально называлась сеть, позволяющая пользователю войти на машину, где размещалась информация и выбрать оттуда все интересующие его материалы. Уже на начальном этапе развития количество пользователей сети USEnet ежегодно утраивалось.

К 1983 году число узлов сети достигло 600, а в 1985 году суточный траффик сети составил более мегабайта информации. Сегодня USEnet насчитывает более 15000 конференций, суммарный объем которых равен нескольким десяткам мегабайт в день.

В конце 80-х годов Россия подключилась к сети APRAnet.В 1990 году сеть APRAnet перестала существовать и на ее месте возник ИНТЕРНЕТ. Internet сделала возможным свободный обмен информацией невзирая на расстояния государственные границы. Однако, несколько лет назад его ресурсы был доступны при помощи программного обеспечения, ориентированного лишь на пересылку файлов и неформатированного текста. В конце концов физикам Тиму Бернес-Ли (Tim Berners-Lee) и Роберту Кайо (Robert Cailiau) из Женевского ЦЕРНа (CERN) это наскучило. Они решили разработаться инфраструктуру, позволяющую братьям-физикам по всей Европе обмениваться результатами исследований через Internet в виде привычного для научных работников отформатированного и иллюстрированного текста, включающего ссылки на другие публикации. Так было, положено начало World Wide Web, Всемирной Информационной Паутине, которая к настоящему времени оплела своими сетями практически весь компьютерный мир и сделала Internet доступным и превлекательным для миллионов пользователей.

Интернет - это глобальная сеть , представляющая собой межсетевое объединение региональных, корпоративных и локальных сетей , и работа которой поддерживается рядом сервисов в едином мировом информационном пространстве.

Интернет включает в себя совокупность сервисов. Сервисы:

1. WWW - это самая популярная служба, которую очень часто путают с самой сетью Интернет . WWW предназначена для поиска, сбора информации на Web-серверах.

2. Электронная почта - это служба позволяет быстро пересылать письма в электронном виде.

3. FTP - это служба обеспечивает пересылку файлов с файловых архивов FTP - серверов на другой компьютер.

4. Телеконференции - эту службу иначе называют ещё Группой новостей. Она специально предназначена для сбора сообщений, связанных с обсуждением какой-либо темы.

5. Chat - это служба, предназначенная для общения людей в виде диалога в режиме Online.

6. Форумы - это служба, предназначенная для тематического общения людей в режиме Offline.

7. Telnet - протокол, позволяющий использовать вычислительные ресурсы удаленного компьютера

8. Gopher - позволяет не только просмотреть списки ресурсов, но и перешлет нужный материал.