Содержание

Введение

На сегодняшний день в мире существует более 130 миллионов компьютеров и более 80 % из них объединены в различные информационно-вычислительные сети от малых локальных сетей в офисах до глобальных сетей типа Internet. Всемирная тенденция к объединению компьютеров в сети обусловлена рядом важных причин, таких как ускорение передачи информационных сообщений, возможность быстрого обмена информацией между пользователями, получение и передача сообщений ( факсов, E - Mail писем и прочего ) не отходя от рабочего места, возможность мгновенного получения любой информации из любой точки земного шара, а так же обмен информацией между компьютерами разных фирм производителей работающих под разным программным обеспечением.

Такие огромные потенциальные возможности которые несет в себе вычислительная сеть и тот новый потенциальный подъем который при этом испытывает информационный комплекс, а так же значительное ускорение производственного процесса не дают нам право не принимать это к разработке и не применять их на практике.

Рассмотрим нашу ИВС комбината «Азовсталь». Упрощая задачу можно сказать, что это локальная вычислительная сеть ( ЛВС ).

Локальные вычислительные сети

Что такое ЛВС? Под ЛВС понимают совместное подключение нескольких отдельных компьютерных рабочих мест ( рабочих станций ) к единому каналу передачи данных. Благодаря вычислительным сетям мы получили возможность одновременного использования программ и баз данных несколькими пользователями.

Понятие локальная вычислительная сеть - ЛВС ( англ. LAN - Lokal Area Network ) относится к географически ограниченным ( территориально или производственно) аппаратно-программным реализациям, в которых не­сколько компьютерных систем связанны друг с другом с помощью соответствующих средств коммуникаций. Благодаря такому со­единению пользователь может взаимодействовать с другими рабочими станциями, подключенными к этой ЛВС.

В производственной практики ЛВС играют очень большую роль. Посредством ЛВС в систему объединяются персональные компьютеры, расположенные на многих удаленных рабочих местах, которые используют совместно оборудование, программные средства и информацию. Рабочие места сотрудников перестают быть изолированными и объединяются в единую систему. Рассмотрим преимущества, получаемые при сетевом объединении персональных компьютеров в виде внутрипроизводственной вычислительной сети.

Разделение ресурсов.

Разделение ресурсов позволяет экономно использовать ресурсы, например, управлять периферийными устройствами, такими как лазерные печатающие устройства, со всех присоединенных рабочих станций.

Разделение данных.

Разделение данных предоставляет возможность доступа и управле­ния базами данных с периферийных рабочих мест, нуждающихся в информации.

Разделение программных средств.

Разделение программных средств предоставляет возможность одновременного использования централизованных, ранее установленных программных средств.

Разделение ресурсов процессора.

При разделение ресурсов процессора возможно использование вычислительных мощностей для обработки данных другими системами, входящими в сеть. Предоставляемая возможность заключается в том, что на имеющиеся ресурсы не “набрасываются” моментально, а только лишь через специальный процессор, доступный каждой рабочей станции.

Многопользовательский режим.

Многопользовательские свойства системы содействуют одновременному использованию централизованных прикладных программных средств, ранее установленных и управляемых, например, если пользователь системы работает с другим заданием, то текущая выполняемая работа отодвигается на задний план.

Все ЛВС работают в одном стандарте принятом для компьютерных сетей - в стандарте Open Systems Interconnection (OSI).

Базовая модель OSI (Open System Interconnection)

Для того чтобы взаимодействовать, люди используют общий язык. Если они не могут разговаривать друг с другом непосредственно, они применяют соответствующие вспомогательные средства для передачи сообщений.

Показанные выше стадии необходимы, когда сообщение передается от отправителя к получателю.

Для того чтобы привести в движение процесс передачи данных, использовали машины с одинаковым кодированием данных и связанные одна с другой. Для единого представления данных в линиях связи, по которым передается информация, сформирована Международная организация по стандартизации (англ. ISO - International Standards Organization).

ISO предназначена для разработки модели международного коммуникационного протокола, в рамках которой можно разрабатывать международные стандарты. Для наглядного пояснения расчленим ее на семь уровней.

Международных организация по стандартизации (ISO) разработала базовую модель взаимодействия открытых систем (англ. Open Systems Interconnection (OSI)). Эта модель является международным стандартом для передачи данных.

Модель содержит семь отдельных уровней:

Уровень 1: физический - битовые протоколы передачи информации;

Уровень 2: канальный - формирование кадров, управление доступом к среде;

Уровень 3: сетевой - маршрутизация, управление потоками данных;

Уровень 4: транспортный - обеспечение взаимодействия удаленных процессов;

Уровень 5: сеансовый - поддержка диалога между удаленными процессами;

Уровень 6: представлении данных - интерпретация передаваемых данных;

Уровень 7: прикладной - пользовательское управление данными.

Основная идея этой модели заключается в том, что каждому уровню отводится конкретная ролью в том числе и транспортной среде. Благодаря этому общая задача передачи дан­ных расчленяется на отдельные легко обозримые задачи. Необходимые соглашения для связи одного уровня с выше- и нижерасположенными называют протоколом.

Так как пользователи нуждаются в эффективном управлении, система вычислительной сети представляется как комплексное строение, которое координирует взаимодействие задач пользователей.

С учетом вышеизложенного можно вывести следующую уровневую модель с административными функциями, выполняющимися в пользовательском прикладном уровне.

Отдельные уровни базовой модели проходят в направлении вниз от источника данных (от уровня 7 к уровню 1) и в направлении вверх от прием­ника данных (от уровня 1 к уровню 7). Пользовательские данные передаются в нижерасположенный уровень вместе со специфическим для уровня заголовком до тех пор, пока не будет достигнут последний уровень.

На приемной стороне поступающие данные анализируются и, по мере надобности, передаются далее в вышерасположенный уровень, пока информация не будет передана в пользовательский прикладной уровень.

Уровень 1. Физический.

На физическом уровне определяются электрические, механические, функциональные и процедурные параметры для физической связи в системах. Физическая связь и неразрывная с ней эксплуатационная готовность являются основной функцией 1-го уровня. Стандарты физического уровня включают рекомендации V.24 МККТТ (CCITT), EIA RS232 и Х.21. Стандарт ISDN ( Integrated Services Digital Network) в будущем сыграет определяющую роль для функций передачи данных. В качестве среды передачи данных используют трехжильный медный провод (экранированная витая пара), коаксиальный кабель, оптоволоконный проводник и радиорелейную линию.

Уровень 2. Канальный.

Канальный уровень формирует из данных, передаваемых 1-м уровнем, так на­зываемые "кадры" последовательности кадров. На этом уровне осуществляются управление доступом к передающей среде, используемой несколькими ЭВМ, синхронизация, обнаружение и исправление ошибок.

Уровень 3. Сетевой.

Сетевой уровень устанавливает связь в вычислительной сети между двумя абонентами. Соединение происходит благодаря функциям маршрутизации, которые требуют наличия сетевого адреса в пакете. Сетевой уровень должен также обеспечивать обработку ошибок, мультиплексирование, управление потоками данных. Самый известный стандарт, относящийся к этому уровню, - рекомендация Х.25 МККТТ (для сетей общего пользования с коммутацией пакетов).

Уровень 4. Транспортный.

Транспортный уровень поддерживает непрерывную передачу данных между двумя взаимодействующими друг с другом пользовательскими процессами. Качество транспортировки, безошибочность передачи, независимость вычислительных сетей, сервис транспортировки из конца в конец, минимизация затрат и адресация связи гарантируют непрерывную и безошибочную передачу данных.

Уровень 5. Сеансовый.

Сеансовый уровень координирует прием, передачу и выдачу одного сеанса связи. Для координации необходимы контроль рабочих параметров, управление потоками данных промежуточных накопителей и диалоговый контроль, гарантирующий передачу, имеющихся в распоряжении данных. Кроме того, сеансовый уровень содержит дополнительно функции управления паролями, подсчета платы за пользование ресурсами сети, управления диалогом, синхронизации и отмены связи в сеансе передачи после сбоя вследствие ошибок в нижерасположенных уровнях.

Уровень 6. Представления данных.

Уровень представления данных предназначен для интерпретации данных; а также подготовки данных для пользовательского прикладного уровня. На этом уровне происходит преобразование данных из кадров, используемых для передачи данных в экранный формат или формат для печатающих устройств оконечной системы.

Уровень 7. Прикладной.

В прикладном уровне необходимо предоставить в распоряжение пользователей уже переработанную информацию. С этим может справиться системное и пользовательское прикладное программное обеспечение.

Для передачи информации по коммуникационным линиям данные преобразуются в це­почку следующих друг за другом битов (двоичное кодирование с помощью двух состояний:"0" и "1").

Передаваемые алфавитно-цифровые знаки представляются с помощью битовых комбинаций. Битовые комбинации располагают в определенной кодовой таблице, содержащей 4-, 5-, 6-, 7- или 8-битовые коды.

Количество представленных знаков в ходе зависит от количества битов, используемых в коде: код из четырех битов может представить максимум 16 значений, 5-битовый код - 32 значения, 6-битовый код - 64 значения, 7-битовый - 128 значений и 8-битовый код - 256 алфавитно-цифровых знаков.

При передаче информации между одинаковыми вычислительными системами и различающимися типами компьютеров применяют следующие коды:

На международном уровне передача символьной информации осуществляется с помощью 7-битового кодирования, позволяющего закодировать заглавные и строчные буквы английского алфавита, а также некоторые спецсимволы.

Национальные и специальные знаки с помощью 7-битово кода представить нельзя. Для представления национальных знаков применяют наиболее употребимый 8-битовый код.

Для правильной и, следовательно, полной и безошибочной передачи данных необходимо придерживаться согласованных и установленных правил. Все они оговорены в протоколе передачи данных.

Протокол передачи данных требует следующей информации:

• Синхронизация

Под синхронизацией понимают механизм распознавания начала блока данных и его конца.

• Инициализация

Под инициализацией понимают установление соединения между взаимодействующими партнерами.

• Блокирование

Под блокированием понимают разбиение передаваемой информации на блоки данных строго определенной максимальной длины (включая опознавательные знаки начала блока и его конца).

• Адресация

Адресация обеспечивает идентификацию различного используемого оборудования данных, которое обменивается друг с другом информацией во время взаимодействия.

• Обнаружение ошибок

Под обнаружением ошибок понимают установку битов четности и, следовательно, вы­числение контрольных битов.

• Нумерация блоков

Текущая нумерация блоков позволяет установить ошибочно передаваемую или потерявшуюся информацию.

• Управление потоком данных

Управление потоком данных служит для распределения и синхронизации информационных потоков. Так, например, если не хватает места в буфере устройства данных или данные не достаточно быстро обрабатываются в периферийных устройствах (например, принтерах), сообщения и / или запросы накапливаются.

• Методы восстановления

После прерывания процесса передачи данных используют методы восстановления, чтобы вернуться к определенному положению для повторной передачи информации.

• Разрешение доступа

Распределение, контроль и управление ограничениями доступа к данным вменяются в обязанность пункта разрешения доступа (например, "только передача" или "только прием" ).

Сетевые устройства и средства коммуникаций.

В качестве средств коммуникации наиболее часто используются витая пара, коаксиальный кабель оптоволоконные линии. При выборе типа кабеля учитывают следующие показатели:

• стоимость монтажа и обслуживания,

• скорость передачи информации,

• ограничения на величину расстояния передачи информации (без дополнительных усилителей-повторителей(репитеров)),

• безопасность передачи данных.

Главная проблема заключается в одновременном обеспечении этих показателей, например, наивысшая скорость передачи данных ограничена максимально возможным расстоянием передачи данных, при котором еще обеспечивается требуемый уровень защиты данных. Легкая наращиваемость и простота расширения кабельной системы влияют на ее стоимость.

Витая пара.

Наиболее дешевым кабельным соединением является витое двухжильное проводное соединение часто называемое "витой парой" (twisted pair). Она позволяет передавать информацию со скоростью до 10 Мбит/с, легко наращивается, однако является помехонезащищенной. Длина кабеля не может превышать 1000 м при скорости передачи 1 Мбит/с. Преимуществами являются низкая цена и бес проблемная установка. Для повышения помехозащищенности информации часто используют экранированную витую пару, т.е. витую пару, помещенную в экранирующую оболочку, подобно экрану коаксиального кабеля. Это увеличивает стоимость витой пары и приближает ее цену к цене коаксиального кабеля.

Коаксиальный кабель.

Коаксиальный кабель имеет среднюю цену, хорошо помехозащитен и применяется для связи на большие расстояния (несколько километров). Скорость передачи информации от 1 до 10 Мбит/с, а в некоторых случаях может достигать 50 Мбит/с. Коаксиальный кабель используется для основной и широкополосной передачи информации.

Широкополосный коаксиальный кабель.

Широкополосный коаксиальный кабель невосприимчив к помехам, легко наращивается, но цена его высокая. Скорость передачи информации равна 500 Мбит/с. При передачи информации в базисной полосе частот на расстояние более 1,5 км требуется усилитель, или так называемый репитер (повторитель). Поэтому суммарное расстояние при передаче информации увеличивается до 10 км. Для вычислительных сетей с топологией шина или дерево коаксиальный кабель должен иметь на конце согласующий резистор (терминатор).

Еthernet-кабель.

Ethernet-кабель также является коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 50 Ом. Его называют еще толстый Ethernet (thick) или желтый кабель (yellow cable). Он использует 15-контактное стандартное включение. Вследствие помехозащищенности является дорогой альтернативой обычным коаксиальным кабелям. Максимально доступное расстояние без повторителя не превышает 500 м, а общее расстояние сети Ethernet - около 3000 м. Ethernet-кабель, благодаря своей магистральной топологии, использует в конце лишь один нагрузочный резистор.

Сheapernеt-кабель.

Более дешевым, чем Ethernet-кабель является соединение Cheapernet-кабель или, как его часто называют, тонкий (thin) Ethernet. Это также 50-омный коаксиальный кабель со скоростью передачи информации в десять миллионов бит / с.

При соединении сегментов Сhеарегnеt-кабеля также требуются повторители. Вычислительные сети с Cheapernet-кабелем имеют небольшую стоимость и минимальные затраты при наращивании. Соединения сетевых плат производится с помощью широко используемых малогабаритных байонетных разъемов (СР-50). Дополнительное экранирование не требуется. Кабель присоединяется к ПК с помощью тройниковых соединителей (T-connectors).

Расстояние между двумя рабочими станциями без повторителей может составлять максимум 300 м, а общее расстояние для сети на Cheapernet-кабеля - около 1000 м. Приемопередатчик Cheapernet расположен на сетевой плате и как для гальванической развязки между адаптерами, так и для усиления внешнего сигнала

Оптоволоконные линии. Наиболее дорогими являются оптопроводники, называемые также стекловолоконным кабелем. Скорость распространения информации по ним достигает нескольких гигабит в секунду. Допустимое удаление более 50 км. Внешнее воздействие помех практически отсутствует. На данный момент это наиболее дорогостоящее соединение для ЛВС. Применяются там, где возникают электромагнитные поля помех или требуется передача информации на очень большие расстояния без использования повторителей. Они обладают противоподспушивающими свойствами, так как техника ответвлений в оптоволоконных кабелях очень сложна. Оптопроводники объединяются в JIBC с помощью звездообразного соединения. Показатели трех типовых сред для передачи приведены в таблице 1. Таблица 1 Показатели трех типовых средств для передачи Показатели Среда передачи данных Двух жильный кабель - витая пара Коаксиальный кабель Оптоволоконный кабель 1 2 3 4 Цена Невысокая Относительно высокая Высокая 1 2 3 4 Наращивание Очень простое Проблематично Простое Защита от прослушивания Незначительная Хорошая Высокая Показатели Среда передачи данных Двух жильный кабель - витая пара Коаксиальный кабель Оптоволоконный кабель Проблемы с заземлением Нет Возможны Нет Восприимчивость к помехам Существует Существует Отсутствует Существует ряд принципов построения ЛВС на основе выше рассмотренных компонентов. Такие принципы еще называют - топологиями. Топологии вычислительной сети. Топология типа звезда. Концепция топологии сети в виде звезды пришла из области больших ЭВМ, в которой головная машина получает и обрабатывает все данные с периферийных устройств как активный узел обработки данных. Этот принцип применяется в системах передачи данных, например, в электронной почте RELCOM. Вся информация между двумя периферийными рабочими местами проходит через центральный узел вычислительной сети. Рис1 Топология в виде звезды Пропускная способность сети определяется вычислительной мощностью узла и гарантируется для каждой рабочей станции. Коллизий (столкновений) данных не возникает. Кабельное соединение довольно простое, так как каждая рабочая станция связана с узлом. Затраты на прокладку кабелей высокие, особенно когда центральный узел географически расположен не в центре топологии. При расширении вычислительных сетей не могут быть использованы ранее выполненные кабельные связи: к новому рабочему месту необходимо прокладывать отдельный кабель из центра сети. Топология в виде звезды является наиболее быстродействующей из всех топологий вычислительных сетей, поскольку передача данных между рабочими станциями проходит через центральный узел (при его хорошей производительности) по отдельным линиям, используемым только этими рабочими станциями. Частота запросов передачи информации от одной станции к другой невысокая по сравнению с достигаемой в других топологиях. Производительность вычислительной сети в первую очередь зависит от мощности центрального файлового сервера. Он может быть узким местом вычислительной сети. В случае выхода из строя центрального узла нарушается работа всей сети. Центральный узел управления - файловый сервер мотает реализовать оптимальный механизм защиты против несанкционированного доступа к информации. Вся вычислительная сеть может управляться из ее центра. Кольцевая топология. При кольцевой топологии сети рабочие станции связаны одна с другой по кругу, т.е. рабочая станция 1 с рабочей станцией 2, рабочая станция 3 Рис 2Кольцевая топология с рабочей станцией 4 и т.д. Последняя рабочая станция связана с первой. Коммуникационная связь замыкается в кольцо. Прокладка кабелей от одной рабочей станции до другой может быть довольно сложной и дорогостоящей, особенно если географически рабочие станции расположены далеко от кольца (например, в линию). Сообщения циркулируют регулярно по кругу. Рабочая станция посылает по определенному конечному адресу информацию, предварительно получив из кольца запрос. Пересылка сообщений является очень эффективной, так как большинство сообщений можно отправлять “в дорогу” по кабельной системе одно за другим. Очень просто можно сделать кольцевой запрос на все станции. Продолжительность передачи информации увеличивается пропорционально количеству рабочих станций, входящих в вычислительную сеть. Основная проблема при кольцевой топологии заключается в том, что каждая рабочая станция должна активно участвовать в пересылке информации, и в случае выхода из строя хотя бы одной из них вся сеть парализуется. Неисправности в кабельных соединениях локализуются легко. Подключение новой рабочей станции требует кратко срочного выключения сети, так как во время установки кольцо должно быть разомкнуто. Ограничения на протяженность вычислительной сети не существует, так как оно, в конечном счете, определяется исключительно расстоянием между двумя рабочими станциями. Рис 3 Структура логической кольцевой цепи Специальной формой кольцевой топологии является логическая кольцевая сеть. Физически она монтируется как соединение звездных топологий. Отдельные звезды включаются с помощью специальных коммутаторов (англ. Hub -концентратор), которые по-русски также иногда называют “хаб”. В зависимости от числа рабочих станций и длины кабеля между рабо­чими станциями применяют активные или пассивные концентраторы. Активные концентраторы дополнительно содержат усилитель для подключения от 4 до 16 рабочих станций. Пассивный концентратор является исключительно разветвительным устройством (максимум на три рабочие станции). Управление отдельной рабочей станцией в логической кольцевой сети происходит так же, как и в обычной кольцевой сети. Каждой рабочей станции присваивается соответствующий ей адрес, по которому передается управление (от старшего к младшему и от самого младшего к самому старшему). Разрыв соединения происходит только для нижерасположенного (ближайшего) узла вычислительной сети, так что лишь в редких случаях может нарушаться работа всей сети. Шинная топология. При шинной топологии среда передачи информации представляется в форме коммуникационного пути, доступного дня всех рабочих станций, к которому они все должны быть подключены. Все рабочие станции могут непосредственно вступать в контакт с любой рабочей станцией, имеющейся в сети. Рис 4 Шинная топология Рабочие станции в любое время, без прерывания работы всей вычислительной сети, могут быть подключены к ней или отключены. Функционирование вычислительной сети не зависит от состояния отдельной рабочей станции. В стандартной ситуации для шинной сети Ethernet часто используют тонкий кабель или Cheapernet-кaбeль с тройниковым соединителем. Выключение и особенно подключение к такой сети требуют разрыва шины, что вы­зывает нарушение циркулирующего потока информации и зависание системы. Новые технологии предлагают пассивные штепсельные коробки, через которые можно отключать и / или включать рабочие станции во время работы вычислительной сети. Благодаря тому, что рабочие станции можно включать без прерыва­ния сетевых процессов и коммуникационной среды, очень легко прослушивать информацию, т.е. ответвлять информацию из коммуникационной среды. В ЛВС с прямой (не модулируемой) передачей информации всегда может существовать только одна станция, передающая информацию. Для предотвращения коллизий в большинстве случаев применяется временной метод разделения, согласно которому для каждой подключенной рабочей станции в определенные моменты времени предоставляется исключительное право на использование канала передачи данных. Поэтому требования к пропускной способности вычислительной сети при повышенной нагрузке снижаются, например, при вводе новых рабочих станций. Рабочие станции присоединяются к шине посредством устройств ТАР (англ. Terminal Access Point - точка подключения терминала). ТАР представляет собой специальный тип подсоединения к коаксиальному кабелю. Зонд игольчатой формы внедряется через наружную оболочку внешнего проводника и слой диэлектрика к внутреннему проводнику и присоединяется к нему. В ЛВС с модулированной широкополосной передачей информации различные рабочие станции получают, по мере надобности, частоту, на которой эти рабочие станции могут отправлять и получать информацию. Пересылаемые данные модулируются на соответствующих несущих частотах, т.е. между средой передачи информации и рабочими станциями находятся соответственно модемы для модуляции и демодуляции. Техника широкополосных сообщений позволяет одновременно транспортировать в коммуникационной среде довольно большой объем информации. Для дальнейшего развития дискретной транспортировки данных не играет роли, какая первоначальная информация подана в модем (аналоговая или цифровая), так как она все равно в дальнейшем будет преобразована. Характеристики топологий вычислительных сетей приведены в таблице2. Таблица 2 Топология вычислительных систем Характеристики Топология 1 Звезда 2 Кольцо 3 Шина 4 Стоимость расширения Незначительная Средняя Средняя Присоединение абонентов Пассивное Активное Пассивное Защита от отказов Незначительная Незначительная Высокая Характеристи-ки Топология Звезда Кольцо Шина Размеры системы Любые Любые Ограниченны Защищенность от прослушивания Хорошая Хорошая Незначительная Стоимость подключения Незначительная Незначительная Высокая 1 2 3 4 Поведение системы при высоких нагрузках Хорошее Удовлетворительное Плохое Возможность работы в реальном режиме времени Очень хорошая Хорошая Плохая Разводка кабеля Хорошая Удовлетворительная Хорошая Обслуживание Очень хорошее Среднее Среднее Древовидная структура ЛВС. На ряду с известными топологиями вычислительных сетей кольцо, звезда и шина, на практике применяется и комбинированная, на пример древовидная структура. Она образуется в основном в виде комбинаций вышеназванных топологий вычислительных сетей. Основание дерева вычислительной сети располагается в точке (корень), в которой собираются коммуникационные линии информации (ветви дерева). Вычислительные сети с древовидной структурой применяются там, где невозможно непосредственное применение базовых сетевых структур в чистом виде. Для подключения большого числа рабочих станций соответственно адаптерным платам применяют сетевые усилители и / или коммутаторы. Коммутатор, обладающий одновременно и функциями усилителя, называют активным концентратором. На практике применяют две их разновидности, обеспечивающие подключение соответственно восьми или шестнадцати линий. Устройство к которому можно присоединить максимум три станции, называют пассивным концентратором. Пассивный концентратор обычно используют как разветвитель. Он не нуждается в усилителе. Предпосылкой для подключения пассивного концентратора является то, что максимальное возможное расстояние до рабочей станции не должно превышать нескольких десятков метров. Рис 5Древовидная структура ЛВС. Типы построения сетей по методам передачи информации. Локальная сеть Token Ring Этот стандарт разработан фирмой IBM. В качестве передающей среды применяется неэкранированная или экранированная витая пара (UPT или SPT) или оптоволокно. Скорость передачи данных 4 Мбит/с или 16Мбит/с. В качестве метода управле­ния доступом станций к передающей среде используется метод - маркерное кольцо (Тоken Ring). Основные положения этого метода: устройства подключаются к сети по топологии кольцо; 2 все устройства, подключенные к сети, могут передавать данные, только получив разрешение на передачу (маркер); 3 в любой момент времени только одна станция в сети обладает таким правом. Типы пакетов. В IВМ Тоkеn Ring используются три основных типа пакетов: 1 пакет управление/данные (Data/Соmmand Frame); 2 маркер (Token); 3 пакет сброса (Аbort). Пакет Управление/Данные. С помощью такого пакета выполняется передача данных или команд управления работой сети. Маркер. Станция может начать передачу данных только после получения такого пакета, В одном кольце может быть только один маркер и, соответственно, только одна станция с правом передачи данных. Пакет Сброса. Посылка такого пакета называет прекращение любых передач. В сети можно подключать компьютеры по топологии звезда или кольцо. Локальная сеть Arсnet. Arсnet (Attached Resource Computer NETWork ) - простая, недорогая, надежная и достаточно гибкая архитектура локальной сети. Разработана корпорацией Datapoint в 1977 году. Впоследствии лицензию на Аrcnet приобрела корпорация SМС (Standard Microsistem Corporation), которая стала основным разработчиком и производителем оборудования для сетей Аrcnet. В качестве передающей среды используются витая пара, коаксиальный кабель (RG-62) с волновым сопротивлением 93 Ом и оптоволоконный кабель. Скорость передачи данных - 2,5 Мбит/с. При подключении устройств в Аrcnet применяют топологии шина и звезда. Метод управления доступом станций к передающей среде - маркерная шина (Тоken Bus). Этот метод предусматривает следующие правила: 1 Все устройства, подключенные к сети, могут передавать данные только получив разрешение на передачу (маркер); 2 В любой момент времени только одна станция в сети обладает таким правом; 3 Данные, передаваемые одной станцией, доступны всем станциям сети. Основные принципы работы. Передача каждого байта в Аrcnet выполняется специальной посылкой ISU(Information Symbol Unit - единица передачи информации), состоящей из трех служебных старт/стоповых битов и восьми битов данных. В начале каждого пакета передается начальный разделитель АВ (Аlегt Вurst), который состоит из шести служебных битов. Начальный разделитель выполняет функции преамбулы пакета. В Аrcnet определены 5 типов пакетов: 1. Пакет IТТ (Information To Transmit) - приглашение к передаче. Эта посылка передает управление от одного узла сети другому. Станция, принявшая этот пакет, получает право на передачу данных. 2. Пакет FBE (Free Buffeг Еnquiries) - запрос о готовности к приему данных. Этим пакетом проверяется готовность узла к приему данных. 3. Пакет данных. С помощью этой посылки производиться передача данных. 4. Пакет АСК (ACKnowledgments) - подтверждение приема. Подтверждение готовности к приему данных или подтверждение приема пакета данных без ошибок, т.е. в ответ на FBE и пакет данных. 5. Пакет NAK ( Negative AcKnowledgments) - неготовность к приему. Неготовность узла к приему данных ( ответ на FBE ) или принят пакет с ошибкой. В сети Arсnet можно использовать две топологии: звезда и шина. Локальная сеть Ethernet Спецификацию Ethernet в конце семидесятых годов предложила компания Xerox Corporation. Позднее к этому проекту присоединились компании Digital Equipment Corporation (DEC) и Intel Corporation. В 1982 году была опубликована спецификация на Ethernet версии 2.0. На базе Ethernet институтом IEEE был разработан стандарт IEEE 802.3. Различия между ними незначительные. Основные принципы работы. На логическом уровне в Ethernet применяется топология шина : 1 все устройства, подключенные к сети, равноправны, т.е. любая станция может начать передачу в любой момент времени( если передающая среда свободна); 2 данные, передаваемые одной станцией, доступны всем станциям сети. Сетевые операционные системы для локальных сетей. Основное направление развития современных Сетевых Операционных Систем (Network Operation System - NOS ) - перенос вычислительных операций на рабочие станции, создание систем с распределенной обработкой данных. Это в первую очередь связано с ростом вычислительных возможностей персональных компьютеров и все более активным внедрением мощных многозадачных операционных систем: OS/2, Windows NТ, Windows 95. Кроме этого внедрение объектно-ориентированных технологий (ОLЕ, DСЕ, IDAPI) позволяет упростить организацию распределенной обработки данных. В такой ситуации основной задачей NOS становится объединение неравноценных операционных систем рабочих станций и обеспечение транспортного уровня для широкого круга задач: обработка баз данных, передача сообщений, управление распределенными ресурсами сети (directoгу/namе service). В современных NOS применяют три основных подхода к организации управления ресурсами сети. Первый - это Таблицы Объектов (Bindery). Используется в сетевых операционных системах NetWare 28б и NetWare v3.1х. Такая таблица находится на каждом файловом сервере сети. Она содержит информацию о пользователях, группах, их правах доступа к ресурсам сети (данным, сервисным услугам и т.п.). Такая организация работы удобна, если в сети только один сервер. В этом случае требуется определить и контролировать только одну информационную базу. При расширении сети, добавлении новых серверов объем задач по управлению ресурсами сети резко возрастает. Администратор системы вынужден на каждом сервере сети определять и контролировать работу пользователей. Абоненты сети, в свою очередь, должны точно знать, где расположены те или иные ресурсы сети, а для получения доступа к этим ресурсам - регистрироваться на выбранном сервере. Конечно, для информационных систем, состоящих из большого количества серверов, такая организация работы не подходит. Второй подход используется в LANServer и LANMahager - Структура Доменов (Domain). Все ресурсы сети и пользователи объединены в группы. Домен можно рассматривать как аналог таблиц объектов (bindery), только здесь такая таблица является общей для нескольких серверов, при этом ресурсы серверов являются общими для всего домена. Поэтому пользователю для того чтобы получить доступ к сети, достаточно подключиться к домену (зарегистрироваться), после этого ему становятся доступны все ресурсы домена, ресурсы всех серверов и устройств, входящих в состав домена. Однако и с использованием этого подхода также возникают проблемы при построении информационной системы с большим количеством пользователей, серверов и, соответственно, доменов. Например, сети для предприятия или большой разветвленной организации. Здесь эти проблемы уже связаны с организацией взаимодействия и управления несколькими доменами, хотя по содержанию они такие же, как и в первом случае. Третий подход - Служба Наименований Директорий или Каталогов (Directory Name Services - DNS) лишен этих недостатков. Все ресурсы сети: сетевая печать, хранение данных, пользователи, серверы и т.п. рассматриваются как отдельные ветви или директории информационной системы. Таблицы, определяющие DNS, находятся на каждом сервере. Это, во-первых, повышает надежность и живучесть системы, а во-вторых, упрощает обращение пользователя к ресурсам сети. Зарегистрировавшись на одном сервере, пользователю становятся доступны все ресурсы сети. Управление такой системой также проще, чем при использовании доменов, так как здесь существует одна таблица, определяющая все ресурсы сети, в то время как при доменной организации необходимо определять ресурсы, пользователей, их права доступа для каждого домена отдельно. В настоящее время по оценке компании IDC наиболее распространенными являются следующие сетевые операционные системы: 1 NetWare v2.х и vЗ.х, Nowell Inc. 65% 2 LAN Server, IВМ Согр. 14% 3 LAN Manager, Microsoft Corp. 3% 4 VINES, Ваnуаn Systems Inc. 2%

Рассмотрим более подробно возможности этих и некоторых других сетевых операционных систем и требования, которые они предъявляют к программному и аппаратному обеспечению устройств сети.

NetWare 3.11, Nowell Inc.

Отличительные черты:

1 самая эффективная файловая система среди современных NOS;

2 самый широкий выбор аппаратного обеспечения

Основные характеристики и требования к аппаратному обеспечению.

1 Центральный процессор: 38б и выше.

2 Минимальный объем жесткого диска: 9 МБайт.

3 Объем ОП (Оперативной Памяти) на сервере: 4 МБайт - 4ГБайт.

4 Минимальный объем ОП РС (Рабочей Станции) клиента: б40 Кбайт.

5 Операционная система: собственная разработка Nowell

6 Протоколы: IРХ/SРХ.

7 Мультипроцессорность: нет.

8 Количество пользователей: 250.

9 Максимальный размер файла: 4ГБайт.

10 Шифрование данных: нет.

11 Монитор UPS: есть.

12 ТТS: есть.

13 Управление распределенными ресурсами сети: таблицы bindeгу на сервере.

14 Система отказоустойчивости: дублирование дисков, зеркальное отражение дисков, SFT II,SFT III, поддержка накопителя на магнитной ленте, резервное копирование таблиц bindery и данных.

15 Компрессирование данных: нет.

16 Фрагментация блоков ( Block suballocations): нет.

17 Файловая система клиентов: DOS, Windows, Мас(доп.), ОS/2(доп.), UNIX(доп.), Windows NT.

LAN Server, IВМ Согр.

Отличительные черты:

1 использование доменной организации сети упрощает управление и доступ к ресурсам сети;

2 обеспечивает полное взаимодействие с иерархическими системами (архитектурой SNА).

Целостная операционная система с широким набором услуг. Работает на базе ОS/2, поэтому сервер может быть невыделенным (nondedicated). Обеспечивает взаимодействие с иерархическими системами, поддерживает межсетевое взаимодействие.

Выпускаются две версии LAN Server: Entry и Advanced. Advanced в отличие от Entry поддерживает высокопроизводительную файловую систему (High Perfomance File System - HPFS). Она включает системы отказоустойчивости (Fail Tolerances) и секретности (Local Security).

Серверы и пользователи объединяются в домены. Серверы в домене работают как единая логическая система. Все ресурсы домена доступны пользователю после регистрации в домене. В одной кабельной системе могут работать несколько доменов. При использовании на рабочей станции OS/2 ресурсы этих станций доступны пользователям других рабочих станций, но только одному в данное время. Администратор может управлять работой сети только с рабочей станции, на которой установлена операционная система OS/2. LAN Server поддерживает удален­ную загрузку рабочих станций DOS, OS/2 и Windows (Remote Interface Procedure Load - RIPL).

К недостаткам можно отнести:

1 сложная процедура установки NOS;

2 ограниченное количество поддерживаемых драйверов сетевых адаптеров.

Основные характеристики и требования к аппаратному обеспечению.

1 Центральный процессор: 38б и выше.

2 Минимальный объем жесткого диска: 4.6 МБайт для клиента (requestor)/7.2 МБайт для сервера.

3 Минимальный объем ОП на сервере: 1.3 МБайт - 16 МБайт.

4 Минимальный объем ОП РС клиента: 4.2 Мбайт для OS/2, 640 КБайт для DOS.

5 Операционная система: OS/2 2.х.

6 Протоколы: NetBIOS, ТСР/IР.

7 Мультипроцессорность: поддерживается.

8 Количество пользователей: 1016.

9 Максимальный размер файла: 2 Гбайт.

10 Шифрование данных: нет.

11 Монитор UPS: есть.

12 ТТS: есть.

13 Управление распределенными ресурсами сети: домены.

14 Система отказоустойчивости: дублирование дисков, зеркальное отражение дисков, поддержка накопителя на магнитной ленте, резервное копирование таблиц домена.

15 Компрессирование данных: нет.

16 Фрагментация блоков (Block suballocation): нет.

17 Файловая система клиентов: DOS, Windows, Мас (доп.), OS/2, UNIX, Windows NT (доп.).

VINES 5.52, Banyan System Inc.

Отличительные черты:

1 возможность взаимодействия с любой другой сетевой операционной системой;

2 использование службы имен StreetTalk позволяет создавать разветвленные системы.

До появления NetWare 4 VINES преобладала на рынке сетевых операционных систем для распределенных сетей, для сетей масштаба предприятия (enterprise network). Тесно интегрирована с UNIX.

Для организации взаимодействия используется глобальная служба имен - StreetTalk, во многом схожая с NetWare Directory Services. Позволяет подключиться пользователю, находящемуся в любом месте сети. StreetTalk - база данных, распределенная по всем серверам сети.

Поддержка Х.29 позволяет удаленной рабочей станции DOS подключиться к локальной сети через сети Х.25 или ISDN.

VINES критична к типу компьютера и жестких дисков. Поэтому при выборе оборудования необходимо убедиться в совместимости аппаратного обеспечения и сетевой операционной системы VINES.

Основные характеристики и требования к аппаратному обеспечению.

1 Центральный процессор: 386 и выше.

2 Минимальный объем жесткого диска: 80 Мбайт.

3 Объем ОП на сервере: 8 Мбайт - 25б Мбайт.

4 Минимальный объем ОП РС клиента: б40 КБайт.

5 Операционная система: UNIX.

6 Протоколы: VINES IР, AFP, NetBIOS, ТСР/IР, IРХ/SРХ.

7 Мультипроцессорность: есть - SMP(Symmetric MultiProcesing).

8 Количество пользователей: неограниченно.

9 Максимальный размер файла; 2ГБайт.

10 Шифрование данных: нет.

11 Монитор UPS: есть.

12 ТТS: нет.

13 Управление распределенными ресурсами сети: StreetTalk.

14 Система отказоустойчивости: резервное копирование таблиц StreetTalk и данных.

15 Компрессирование данных: есть.

16 Фрагментация блоков (Block suballocation): нет.

17 Файловая система клиентов: DOS, Windows, Мас(доп.), ОS/2, UNIX(доп.), Windows NT (доп.).

Windows NT Advanced Server 3.1-4, Microsoft Corp.

Отличительные черты:

1 простота интерфейса пользователя

2 доступность средств разработки прикладных программ и поддержка прогрессивных объектно-ориентированных технологий

Всё это привело к тому, что эта операционная система может стать одной из самых популярных сетевых операционных систем.

Интерфейс напоминает оконный интерфейс Windows 3.1- Windows95, инсталяция занимает около 20 минут. Модульное построение системы упрощает внесение изменений и перенос на другие платформы. Обеспечивается защищенность подсистем от несанкционированного доступа и от их взаимного влияния (если зависает один процесс, это не влияет на работу остальных). Есть поддержка удаленных станций - Remote Access Service (RAS), но не поддерживается удаленная обработка заданий.

Windows NT предъявляет более высокие требования к производительности компьютера по сравнению с NetWare.

Основные характеристики и требования к аппаратному обеспечению.

1 Центральный процессор: 386 и выше, MIPS, R4000, DEC Alpha АХР.

2 Минимальный объем жесткого диска: 90 Мбайт.

3 Минимальный объем ОП на сервере: 16 Мбайт.

4 Минимальный объем ОП РС клиента; 12 Мбайт для NТ/512 КБайт для DOS.

5 Операционная система: Windows NT.

6 Протоколы: NetBEUI, ТСР/IР, IРХ/SРХ, АррlеТаlk, АsyncBEUI.

7 Мультипроцессорность: поддерживается.

8 Количество пользователей: неограниченно.

9 Максимальный размер файла: неограничен.

10 Шифрование данных: уровень С-2.

11 Монитор UPS: есть.

12 ТТS: есть.

13 Управление распределенными ресурсами сети: домены.

14 Система отказоустойчивости: дублирование дисков, зеркальное отражение дисков, RAID 5, поддержка накопителя на магнитной ленте, резервное копирование таблиц домена и данных.

15 Компрессирование данных: нет.

16 Фрагментация блоков (Block suballocation): нет.

17 Файловая система клиентов: DOS, Windows, Мас, ОS/2, UNIX, Windows NT.

NetWare 4, Nowell Inc.

Отличительная черта:

1 применение специализированной системы управления ресурсами сети (NetWare Directory Services - NDS) позволяет строить эффективные информационные системы с количеством пользователей до 1000. В NDS определены все ресурсы, услуги и пользователи сети. Эта информация распределена по всем серверам сети.

Для управления памятью используется только одна область (рооl), поэтому оперативная память, освободившаяся после выполнения каких-либо процессов, становится сразу доступной операционной системе (в отличие от NetWare 3).

Новая система управления хранением данных (Data Storage Managment) состоит из трех компонент, позволяющих повысить эффективность файловой системы:

1. Фрагментация Блоков или Разбиение Блоков Данных на Подблоки (Block Suballocation). Если размер блока данных на томе 64 КБайта, а требуется записать файл размером 65 КБайт, то ранее потребовалось бы выделить 2 блока по б4 Кбайта. При этом 6З Кбайта во втором блоке не могут использоваться для хранения других данных. В NetWare 4 система выделит в такой ситуации один блок размером 64 КБайта и два блока по 512 Байт. Каждый частично используемый блок делится на подблоки по 512 Байт, свободные подблоки доступны системе при записи других файлов.

2. Упаковка Файлов (File Comdivssion). Долго не используемые данные система автоматически компрессирует, упаковывает, экономя таким образом место на жестких дисках. При обращении к этим данным автоматически выполняется декомпрессия данных.

3. Перемещение Данных (Data Migration). Долго не используемые данные система автоматически копирует на магнитную ленту либо другие носители, экономя таким образом место на жестких дисках.

Встроенная поддержка Протокола Передачи Серии Пакетов (Packet-Burst Migration). Этот протокол позволяет передавать несколько пакетов без ожидания подтверждения о получении каждого пакета. Подтверждение передается после получения последнего пакета из серии.

При передаче через шлюзы и маршрутизаторы обычно выполня­ется разбиение передаваемых данных на сегменты по 512 Байт, что уменьшает: скорость передачи данных примерно на 20%. Применение в NetWare 4 протокола LIP (Large Internet Packet) позволяет повысить эффективность обмена данными между сетями, так как в этом случае разбиение на сегменты по 512 Байт не требуется.

Все системные сообщения и интерфейс используют специальный модуль. Для перехода к другому языку достаточно поменять этот модуль или добавить новый. Возможно одновременное использование нескольких языков: один пользователь при работе с утилитами использует английский язык, а другой в это же время немецкий.

Утилиты управления поддерживают DOS, Windows и OS/2-интерфейс.

Основные характеристики и требования к аппаратному обеспечению.

1 Центральный процессор: 38б и выше.

Минимальный объем жесткого диска: от 12 Мбайт до 60 Мбайт.

Объем ОП на сервере: 8 Мбайт - 4ГБайт.

Минимальный объем ОП РС клиента: б40 КБайт.

Операционная система: собственная разработка Nowell.

Протоколы: IРХ/SРХ.

Мультипроцессорность: нет.

Количество пользователей: 1000.

Максимальный размер файла: 4 Гбайт.

Шифрование данных: С-2.

Монитор UPS: есть.

ТТS: есть.

Управление распределенными ресурсами сети: NDS.

Система отказоустойчивости: дублирование дисков, зеркальное отражение дисков, SFT II,SFT III, поддержка накопителя на магнитной ленте, резервное копирование таблиц NDS.

Компрессирование данных: есть.

2 Фрагментация блоков (Block suballocation): есть.

3 Файловая система клиентов: DOS, Windows, Мас(5), ОS/2, UNIX(доп.), Windows NT.

Компьютерная сеть комбината «Азовсталь»

В своем развитии локальная сеть комбината «Азовсталь» прошла целый ряд этапов:

1 этап локальная сеть в заводоуправлении на базе компьютеров IBM – 10 пользователей –1970-1980 годы

В качестве программного обеспечения использовались LAN SERVER, DOS

2 этап локальная сеть в заводоуправлении на базе компьютеров OLIVETTI LSX 3040 - 36 пользователей 1981-1984 годы

В качестве программного обеспечения использовались X-OS UNIX,PC DOS, DOS

В течение этих периодов в цехах работали локально компьютеры ЕС

3 этап замена серверов в заводоуправлении, создание локальной сети в ОАСУ, создание локальных сетей в цехах-100 пользователей 1985-1994 годы

В качестве программного обеспечения используется NOVELL, MICROSOFT XENIX, ORACLE, PARADOX, DOS

4 этап внедрение системы R3 на комбинате , объединение локальных цеховых систем в одну общезаводскую, замена серверов- 400 пользователей –1995 –1999 годы

В качестве программного обеспечения используется WINDOWS NT 4.0, SCO UNIX, BSD, Linux, Novell, DOS, Windows 95, ORACLE, Delphi

Линиями связи между цехами в настоящее время служат выделенные телефонные линии и коммутируемые линии телефонной сети . В рамках цеха линиями связи служат в основном местные телефонные линии общего пользования. Скорость передачи информации между цеховыми узлами составляет 14400 - 19200bps. По мере развития заводской сети и увеличения количества абонентов сети предполагается постепенный переход к цифровым каналам передачи информации, как между цеховыми узлами, так и внутри цеха.

Internet - глобальная компьютерная сеть

Internet - глобальная компьютерная сеть, охватывающая весь мир. Сегодня Internet имеет около 15 миллионов абонентов в более чем 150 странах мира. Ежемесячно размер сети увеличивается на 7-10%. Internet образует как бы ядро, обеспечивающее связь различных информационных сетей, принадлежащих различным учреждениям во всем мире, одна с другой.

Если ранее сеть использовалась исключительно в качестве среды передачи файлов и сообщений электронной почты, то сегодня решаются более сложные задачи распределенного доступа к ресурсам. Около двух лет назад были созданы оболочки, поддерживающие функции сетевого поиска и доступа к распределенным информационным ресурсам, электронным архивам.

Internet, служившая когда-то исключительно исследовательским и учебным группам, чьи интересы простирались вплоть до доступа к суперкомпьютерам, становится все более популярной в деловом мире.

Компании соблазняют быстрота, дешевая глобальная связь, удобство для проведения совместных работ, доступные программы, уникальная база данных сети Internet. Они рассматривают глобальную сеть как дополнение к своим собственным локальной сетям.

При низкой стоимости услуг (часто это только фиксированная ежемесячная плата за используемые линии или телефон) пользователи могут получить доступ к коммерческим и некоммерческим информационным службам США, Канады, Австралии и многих европейских стран. В архивах свободного доступа сети Internet можно найти информацию практически по всем сферам человеческой деятельности, начиная с новых научных открытий до прогноза погоды на завтра.

Кроме того Internet предоставляет уникальные возможности дешевой, надежной и конфиденциальной глобальной связи по всему миру. Это оказывается очень удобным для фирм имеющих свои филиалы по всему миру, транснациональных корпораций и структур управления. Обычно, использование инфраструктуры Internet для международной связи обходится значительно дешевле прямой компьютерной связи через спутниковый канал или через телефон.

Электронная почта - самая распространенная услуга сети Internet. В настоящее время свой адрес по электронной почте имеют приблизительно 20 миллионов человек. Посылка письма по электронной почте обходится значительно дешевле посылки обычного письма. Кроме того сообщение, посланное по электронной почте дойдет до адресата за несколько часов, в то время как обычное письмо может добираться до адресата несколько дней, а то и недель.

В настоящее время Internet испытывает период подъема, во многом благодаря активной поддержке со стороны правительств европейских стран и США. Ежегодно в США выделяется около 1-2 миллионов долларов на создание новой сетевой инфраструктуры. Исследования в области сетевых коммуникаций финансируются также правительствами Великобритании, Швеции, Финляндии, Германии.

Однако, государственное финансирование - лишь небольшая часть поступающих средств, т.к. все более заметной становится "коммерцизация" сети (ожидается, что 80-90% средств будет поступать из частного сектора).

История сети Internet

В 1961 году Defence Advanced Research Agensy (DARPA) по заданию министерства обороны США приступило к проекту по созданию экспериментальной сети передачи пакетов. Эта сеть, названная ARPANET, предназначалась первоначально для изучения методов обеспечения надежной связи между компьютерами различных типов. Многие методы передачи данных через модемы были разработаны в ARPANET. Тогда же были разработаны и протоколы передачи данных в сети - TCP/IP. TCP/IP - это множество коммуникационных протоколов, которые определяют, как компьютеры различных типов могут общаться между собой.

Эксперимент с ARPANET был настолько успешен, что многие организации захотели войти в нее, с целью использования для ежедневной передачи данных. И в 1975 году ARPANET превратилась из экспериментальной сети в рабочую сеть. Ответственность за администрирование сети взяло на себя Defence Communication Agency (DCA), в настоящее время называемое Defence Information Systems Agency (DISA). Но развитие ARPANET на этом не остановилось; Протоколы TCP/IP продолжали развиваться и совершенствоваться.

В 1983 году вышел первый стандарт для протоколов TCP/IP, вошедший в Military Standarts (MIL STD), т.е. в военные стандарты, и все, кто работал в сети, обязаны были перейти к этим новым протоколам. Для облегчения этого перехода DARPA обратилась с предложением к руководителям фирмы Berkley Software Design - внедрить протоколы TCP/IP в Berkeley(BSD) UNIX. С этого и начался союз UNIX и TCP/IP.

Спустя некоторое время TCP/IP был адаптирован в обычный, то есть в общедоступный стандарт, и термин Internet вошел во всеобщее употребление. В 1983 году из ARPANET выделилась MILNET, которая стала относиться к Defence Data Network (DDN) министерства обороны США. Термин Internet стал использоваться для обозначения единой сети: MILNET плюс ARPANET. И хотя в 1991 году ARPANET прекратила свое существование, сеть Internet существует, ее размеры намного превышают первоначальные, так как она объединила множество сетей во всем мире. Диаграмма 1 иллюстрирует рост числа хостов, подключенных к сети Internet с 4 компьютеров в 1969 году до 3,2 миллионов в 1994. Хостом в сети Internet называются компьютеры, работающие в многозадачной операционной системе (Unix, VMS), поддерживающие протоколы TCP\IP и предоставляющие пользователям какие-либо сетевые услуги.

Диаграмма 1

Протоколы сети Internet

Основное, что отличает Internet от других сетей - это ее протоколы - TCP/IP. Вообще, термин TCP/IP обычно означает все, что связано с протоколами взаимодействия между компьютерами в Internet. Он охватывает целое семейство протоколов, прикладные программы, и даже саму сеть. TCP/IP - это технология межсетевого взаимодействия, технология internet. Сеть, которая использует технологию internet, называется "internet". Если речь идет о глобальной сети, объединяющей множество сетей с технологией internet, то ее называют Internet.

Свое название протокол TCP/IP получил от двух коммуникационных протоколов (или протоколов связи). Это Transmission Control Protocol (TCP) и Internet Protocol (IP). Несмотря на то, что в сети Internet используется большое число других протоколов, сеть Internet часто называют TCP/IP-сетью, так как эти два протокола, безусловно, являются важнейшими.

Как и во всякой другой сети в Internet существует 7 уровней взаимодействия между компьютерами: физический, логический, сетевой, транспортный, уровень сеансов связи, представительский и прикладной уровень. Соответственно каждому уровню взаимодействия соответствует набор протоколов (т.е. правил взаимодействия).

Протоколы физического уровня определяют вид и характеристики линий связи между компьютерами. В Internet используются практически все известные в настоящее время способы связи от простого провода (витая пара) до волоконно-оптических линий связи (ВОЛС).

Для каждого типа линий связи разработан соответствующий протокол логического уровня, занимающийся управлением передачей информации по каналу. К протоколам логического уровня для телефонных линий относятся протоколы SLIP (Serial Line Interface Protocol) и PPP (Point to Point Protocol). Для связи по кабелю локальной сети - это пакетные драйверы плат ЛВС.

Протоколы сетевого уровня отвечают за передачу данных между устройствами в разных сетях, то есть занимаются маршрутизацией пакетов в сети. К протоколам сетевого уровня принадлежат IP (Internet Protocol) и ARP (Address Resolution Protocol).

Протоколы транспортного уровня управляют передачей данных из одной программы в другую. К протоколам транспортного уровня принадлежат TCP (Transmission Control Protocol) и UDP (User Datagram Protocol).

Протоколы уровня сеансов связи отвечают за установку, поддержание и уничтожение соответствующих каналов. В Internet этим занимаются уже упомянутые TCP и UDP протоколы, а также протокол UUCP (Unix to Unix Copy Protocol).

Протоколы представительского уровня занимаются обслуживанием прикладных программ. К программам представительского уровня принадлежат программы, запускаемые, к примеру, на Unix-сервере, для предоставления различных услуг абонентам. К таким программам относятся: telnet-сервер, FTP-сервер, Gopher-сервер, NFS-сервер, NNTP (Net News Transfer Protocol), SMTP (Simple Mail Transfer Protocol), POP2 и POP3 (Post Office Protocol) и т.д.

К протоколам прикладного уровня относятся сетевые услуги и программы их предоставления.

Услуги предоставляемые сетью

Все услуги предоставляемые сетью Internet можно условно поделить на две категории: обмен информацией между абонентами сети и использование баз данных сети.

К числу услуг связи между абонентами принадлежат.

Telnet - удаленный доступ. Дает возможность абоненту работать на любой ЭВМ сети Internet как на своей собственной. То есть запускать программы, менять режим работы и т.д.

FTP (File Transfer Protocol) - протокол передачи файлов. Дает возможность абоненту обмениваться двоичными и текстовыми файлами с любым компьютером сети. Установив связь с удаленным компьютером, пользователь может скопировать файл с удаленного компьютера на свой или скопировать файл со своего компьютера на удаленный.

NFS (Network File System) - распределенная файловая система. Дает возможность абоненту пользоваться файловой системой удаленного компьютера, как своей собственной.

Электронная почта - обмен почтовыми сообщениями с любым абонентом сети Internet. Существует возможность отправки как текстовых, так и двоичных файлов. На размер почтового сообщения в сети Internet накладывается следующее ограничение - размер почтового сообщения не должен превышать 64 килобайт.

Новости - получение сетевых новостей и электронных досок объявлений сети и возможность помещения информации на доски объявлений сети. Электронные доски объявлений сети Internet формируются по тематике. Пользователь может по своему выбору подписаться на любые группы новостей.

Rsh (Remote Shell) - удаленный доступ. Аналог Telnet, но работает только в том случае, если на удаленном компьютере стоит ОС UNIX.

Rexec (Remote Execution) - выполнение одной команды на удаленной UNIX-машине.

Lpr - сетевая печать. Отправка файла на печать на удаленном (сетевом) принтере.

Lpq - сетевая печать. Показывает файлы стоящие в очереди на печать на сетевом принтере.

Ping - проверка доступности удаленной ЭВМ по сети.

Talk - дает возможность открытия "разговора" с пользователем удаленной ЭВМ. При этом на экране одновременно виден вводимый текст и ответ удаленного пользователя.

Iptunnel - дает возможность доступа к серверу ЛВС NetWare с которым нет непосредственной связи по ЛВС, а имеется лишь связь по сети Internet.

Whois - адресная книга сети Internet. По запросу абонент может получить информацию о принадлежности удаленного компьютера, о пользователях.

Finger - получение информации о пользователях удаленного компьютера.

Кроме вышеперечисленных услуг, сеть Internet предоставляет также следующие специфические услуги.

Webster - сетевая версия толкового словаря английского языка.

Факс-сервис - дает возможность пользователю отправлять сообщения по факсимильной связи, пользуясь факс-сервером сети.

Электронный переводчик - производит перевод присланного на него текста с одного языка на другой. Обращение к электронным переводчикам происходит посредством электронной почты.

Шлюзы - дают возможность абоненту отправлять сообщения в сети, не работающие с протоколами TCP\IP (Fido, Goldnet, AT50).

К системам автоматизированного поиска информации в сети Internet принадлежат следующие системы.

Gopher - наиболее широко распространенное средство поиска информации в сети Internet, позволяющее находить информацию по ключевым словам и фразам. Работа с системой Gopher напоминает просмотр оглавления, при этом пользователю предлагается пройти сквозь ряд вложенных меню и выбрать нужную тему. В Internet в настоящее время свыше 2000 Gopher-систем, часть из которых является узкоспециализированной, а часть содержит более разностороннюю информацию.

Gopher позволяет получить информацию без указания имен и адресов авторов, благодаря чему пользователь не тратит много времени и нервов. Он просто сообщит системе Gopher, что именно ему нужно, и система находит соответствующие данные. Gopher-серверов свыше двух тысяч, поэтому с их помощью не всегда просто найти требуемую информацию. В случае возникших затруднений можно воспользоваться службой VERONICA. VERONICA осуществляет поиск более чем в 500 системах Gopher, освобождая пользователя от необходимости просматривать их вручную.

WAIS - еще более мощное средство получения информации, чем Gopher, поскольку оно осуществляет поиск ключевых слов во всех текстах документов. Запросы посылаются в WAIS на упрощенном английском языке. Это значительно легче, чем формулировать их на языке алгебры логики, и это делает WAIS более привлекательной для пользователей-непрофессионалов.

При работе с WAIS пользователям не нужно тратить много времени, чтобы найти необходимые им материалы.

В сети Internet существует более 200 WAIS - библиотек. Но поскольку информация представляется преимущественно сотрудниками академических организаций на добровольных началах, большая часть материалов относится к области исследований и компьютерных наук.

WWW - система для работы с гипертекстом. Потенциально она является наиболее мощным средством поиска. Гипертекст соединяет различные документы на основе заранее заданного набора слов. Например, когда в тексте встречается новое слово или понятие, система, работающая с гипертекстом, дает возможность перейти к другому документу, в котором это слово или понятие рассматривается более подробно.

WWW часто используется в качестве интерфейса к базам данных WAIS, но отсутствие гипертекстовых связей ограничивает возможности WWW до простого просмотра, как у Gopher.

Пользователь со своей стороны может задействовать возможность WWW работать с гипертекстом для связи между своими данными и данными WAIS и WWW таким образом , чтобы собственные записи пользователя как бы интегрировались в информацию для общего доступа. На самом деле этого, конечно, не происходит, но воспринимается именно так.

WWW - это относительно новая система. Установлены несколько демонстрационных серверов, в том числе Vatican Exibit в библиотеке Конгресса США и мультфильм о погоде "Витки спутника" в Мичиганском государственном университете. В качестве демонстрационных также работают серверы into.funet.fi (Финляндия); into.cern.ch. (Швейцария) и eies2.njit.edu (США).

Практически все услуги сети построены на принципе клиент-сервер. Сервером в сети Internet называется компьютер способный предоставлять клиентам (по мере прихода от них запросов) некоторые сетевые услуги. Взаимодействие клиент-сервер строится обычно следующим образом. По приходу запросов от клиентов сервер запускает различные программы предоставления сетевых услуг. По мере выполнения запущенных программ сервер отвечает на запросы клиентов.

Все программное обеспечение сети также можно поделить на клиентское и серверное. При этом программное обеспечение сервера занимается предоставлением сетевых услуг, а клиентское программное обеспечение обеспечивает передачу запросов серверу и получение ответов от него.

Общая характеристика сети Internet

В настоящее время в сети Internet используются практически все известные линии связи от низкоскоростных телефонных линий до высокоскоростных цифровых спутниковых каналов. Операционные системы, используемые в сети Internet, также отличаются разнообразием. Большинство компьютеров сети Internet работают под ОС Unix или VMS. Широко представлены также специальные маршрутизаторы сети типа NetBlazer или Cisco, чья ОС напоминает ОС Unix.

Фактически Internet состоит из множества локальных и глобальных сетей, принадлежащих различным компаниям и предприятиям, связанных между собой различными линиями связи. Internet можно представить себе в виде мозаики сложенной из небольших сетей разной величины, которые активно взаимодействуют одна с другой, пересылая файлы, сообщения и т.п.

НЕКОММЕРЧЕСКИЕ FTN-СОВМЕСТИМЫЕ КОМПЬЮТЕРHЫЕ СЕТИ - FIDONET

Этот весьма pаспpостpаненный стандаpт, на котоpый сейчас оpиентиpуются сотни любительских и коммеpческих сетей по всему миpу появился сpавнительно недавно, в мае 1984 года, паpаллельно с возникновением кpупнейшей в миpе любительской сети FidoNet. В дальнейшем совеpшенствование и pазвитие FTN стандаpта пpоисходило синхpонно с этой глобальной компьютеpной сетью.

Лень, как мощнейший двигатель пpогpесса, идеально сыгpала свою созидательную pоль и здесь.

Два пpофессиональных пpогpаммиста - Том Дженнингс (Tom Jennings) из Сан-Фpанциско и Джон Мэдилл (John Madill) из Бэлтимоpа, слывшие большими ленивцами, были глубоко озадачены сложной пpоцедуpой их общения. Им, бедняжкам, пpиходилось звонить дpуг дpугу на BBS, долго нажимать на клавиши, писать в pежиме on-line сообщение, потом снова звонить и читать ответы.

Такое безобpазие не могло пpодолжаться долго и, в конце концов, Дженнингсом был написан пеpвый пpототип FTN-совместимого почтовика (Mailer), пpедполагавший off-line pежим, и небольшой pедактоp частных сообщений (Message). Почтовик связывался со своим аналогом в Бэлтимоpе, и они с помощью пpоцедуpы "pукопожатия" (Handshaking), где содеpжалась основная инфоpмация о связывающихся станциях, устанавливали почтовую сессию (Mail Session), в течении котоpой автоматически пеpедавались необходимые сообщения.

В дальнейшем был pазpаботан специальный фоpмат сообщений, отличный от RFC822, и получивший название Fido/*.MSG-Style Messages. Также была введена новая система написания адpесов.

Hапpимеp, выpажение 2:5020/275.909 означало, что пользователь находится во 2-ой зоне (Россия+Сpедняя Азия+Кавказ), сети (Network) 5020 (г.Москва), под Node номеp 275, поpядковым номеpом 909. Такой пользователь, кстати, и называется Point. Point'ов у Node может быть очень много.

Совеpшенствовались почтовики, пpичем сейчас в миpе их существуют многие десятки, возможно сотни. Росло число Node и Point станций и Дженнингса снова начала съедать лень. Ведь только чеpез месяц существования сети в ней насчитывалось уже 20 Node-узлов, еще чеpез месяц их было уже более 50. И каждому пpиходилось звонить и пеpедавать текущую почту. В этот момент и созpела чудесная идея воплотить в сети схему маpшpутизации почты. Отныне каждый узел имел своих аплинков и даунлинков,

была постpоена многоуpовневая система Hub-узлов и Дженнингс мог спокойно заняться совеpшенствованием FTN-совместимого ПО.

Список всех Node-узлов содеpжался в Nodelist'е, где четко были указаны название, местонахождение станции, имя Системного Оператора(СисОпа), телефонный номеp узла, поддеpживаемые им пpотоколы пеpедачи данных и специальные флаги (напpимеp, MO (Mail Only) означал отсуствие на данном узле BBS; CM (Continuous Mail) - кpуглосуточный pежим pаботы). Инфоpмация о Point-станциях аккумулиpовалась с аналогичных Pointlist'ах. Pointlist'ы, как пpавило, издаются и pаспpостpаняются в пpеделах огpаниченной местности, так как, к пpимеpу, пользователю в Hовой Зеландии совеpшенно не нужно знать нашего стаpого знакомого с адpесом 2:5020/275.909, коpотающего свои дни в холодной Москве. Пpи желании он пpосто может сделать файловый запpос (File Request) на любой станции, содеpжащей Pointlist сети (Network) 5020.

Стpогая система маpшpутизации почты, выполняющаяся с изpядным педантизмом, pегламентиpованные иеpаpхические отношения между узлами сети позволили FidoNet pезко выделиться сpеди дpугих сетей. Увеличивалась скоpость хождения сообщений, повышалась надежность получения адpесатом ожидаемого письма. Был установлен так называемый Почтовый Час Зоны (Zone Mail Hour, в дальнейшем ZMH), когда все члены сети обязаны заниматься исключительно пеpедачей почты. Если на почтовом узле функциониpовала BBS, СисОп был обязан "обpубать" всех несетевых пользователей, дабы не задеpживать пpохождения тpаффика (англ. Traffic - поток, движение).

Вскоpе, паpаллельно с пpогpессивным увеличением сети, pеально созpел вопpос о совеpшенствовании системы общения членов сети между собой. Ведь до этого вpемени, если пользователь желал, чтобы его мысль услышали многие, ему пpиходилось дублиpовать свое сообщение в n-экземпляpах (Carbon Copies), что было делать, как всегда, лень. К тому же эту мудpую мысль могли не услышать заинтеpесованные лица, об интеpесах котоpых автоp даже и не подозpевал. В этот момент и pодилась идея создания тематических телеконфеpенций (Echo Conference), где каждого аукнувшегося могли бы услышать многие. Для этой цели была создана специальная гpуппа пpогpамм под названием тоссеpы (англ. Toss - метать, pазбpасывать). Тоссеpы (Squish, Fastecho, Gecho и дp.) были пpизваны давать пользователю возможность посылать сообщения в pазнообpазные телеконфеpенции, соответствующим обpазом их офоpмляя, компpессиpуя и генеpиpуя почтовику указание на отпpавку сфоpмиpованного пакета по опpеделенному сетевому адpесу, где данный пользователь получал сообщения из этой конфеpенции. Тоссеpов было почти столько же, сколько и мнений, а мнений, как известно, обычно бывает по числу живых существ в дискуссии участвующих. Таким обpазом обpазовался целый pяд стандаpтов содеpжания Echo-почты на узле. Со вpеменем из них выделились Squish, HMB (Hudson Message Base), JAM и Fido/*.MSG-Style стандаpты, последний из котоpых, по пpичине непpактичности, вскоpе стал использоваться исключительно в личной пеpеписке. Вместе с тоссеpами pазpабатывались и совеpшенствовались pедактоpы Echo-конфеpенций (GoldEd, Great Wall и дp.) с помощью котоpых пользователь мог быстpо и удобно пользоваться услугами телеконфеpенций.

Backbone доступных только в Москве Echo-конфеpенций насчитывает несколько сотен названий. Каждый узел может иметь несколько адpесов (AKA, англ. Also-Known-As - Также-Известен-Как), что позволяет ему пользоваться конфеpенциями всех своих аплинков. Ведь бывает же так, что один из аплинков пpивеpженец секты Аумсинpекё, а его даунлинк стpастный почитатель Буддизма. Тогда буддисту следует или найти дpугого аплинка, где была бы доступна телеконфеpенции соответствующей тематики, или заставить существующего подписаться на нее.

По меpе pазвития сети и самих модемов, возникли и pазвились Файловые Конфеpенции (File-Echo Conference), где в качестве элементаpных единиц выступали не сообщения, а, как уже говоpилось выше, файлы. Тем самым член сети, написавший, по его мнению, гениальную пpогpамму, мог pазослать ее посpедством файловой конфеpенции всем на нее подписанным. Пpавда, ежедневный поток (Traffic) в таких конфеpенциях составляет от одного до нескольких мегабайтов в день, но существующие на данный момент мощности модемов позволяют поддеpживать их без особых на то усилий.

ЗАКЛЮЧЕHИЕ

"Если вы думаете, что образование дорого-попробуйте невежество". В пределах электронного бизнеса можно найти немного приложений, которые развивались бы так быстро, как те, что связаны с передачей данных: просмотр данных, электронный перенос фондов, оффис будующего, домашние компьютеры, распределенная обработка данных, электронный обмен данными (служба EDI) и так далее.

Литература

1. Craig Hunt “TCP/IP Network Administration”, O’Reilly & Associates, Inc., March 1993.

2. Computer World - Москва, 36, 45, 150 /1998.

3. Технологии электронных коммуникаций том 27 “Межсетевые протоколы и мультисети”, Москва, СП “Эко-Трендз” 1992.

4. Технологии электронных коммуникаций том 28 “Unix: Сетевые возможности”, Москва, СП “Эко-Трендз” 1992.

5 Технологии электронных коммуникаций том 43 “Международная компьютерная сеть Internet”, Москва, СП “Эко-Трендз” 1993.

6. Климеко С.В., Уразметов В. “Internet. Среда обитания иформационного общества”, Протвино, ИВФЭ, 1994.

7. LAN-WorkPlace for DOS. Administrators Guide. San Jose, Novell, 1992.

8. PC/TCP Network software for DOS. North Andover, FTP Software Inc., 1992.

Информация полученная в электронном виде

из публичных архивов сети Internet

1. “What is NFS” Доступ по системе VERONICA, раздел FAQ.

2. RFC ?? 764, 791, 793, 959. Доступ по системе VERONICA.