Компьютерная сеть

Введение

Компьютерной сетью называется система двух или более компьютеров, связанных каналами передачи данных (информации). Передача данных осуществляется посредством различных видов электрических сигналов или электромагнитного излучения.

Более широко под сетью принято понимать совокупность множества узлов, объединенных между собой линиями связи. Узлами компютерной сети являются мощные вычислительные машины, называемые хост-компьютерами, или серверами. Узлы сети соединяются линиями передачи данных — оптоволоконными, спутниковыми, радиорелейными или телефонными линиями связи. Таким образом, аппаратной основой сети являются хост-компьютеры.

Компьютерные сети предоставляют возможность пользователям удаленных друг от друга компьютеров быстро обмениваться данными, пользоваться одной и той же информацией и общими периферийными устройствами (например, принтером).

Классификация компьютерных сетей

По скорости передачи данных компьютерные сети делятся на: — низко- (до 10Мбит/с); — средне- (до 100Мбит/с); — высокоскоростные (свыше 100Мбит/с).

По типу среды передачи сети могут быть телефонными, коаксиальными, на витой паре, оптоволоконными, с передачей информации по бытовой электрической сети, по радиоканалам (WI-FI, BlueTooth), в инфракрасном диапазоне.

По принадлежности сети подразделяются на семейные, домовые, корпоративные, государственные, международные.

По территориальной распространенности сети могут быть локальными, региональными и глобальными.

Локальная компьютерная сеть объединяет компьютеры, установленные в одном здании или работающие в пределах одного предприятия.

Региональная компьютерная сеть объединяет компьютеры в пределах одного региона (города, страны, континента).

Глобальная вычислительная сеть (телекоммуникационная) охватывает большие территории и объединяет десятки и сотни тысяч компьютеров. Лучший пример такой глобальной сети — это Интернет, но существуют и другие глобальные сети.

Локальная компьютерная сеть объединяет компьютеры, установленные в одном здании или работающие в пределах одного предприятия. Обычно компьютеры одной локальной сети находятся друг от друга на расстоянии не более одного километра.

Используя локальную сеть, пользователи могут не только быстрее обмениваться данными друг с другом, но и более эффективно использовать ресурсы отдельных объединенных в сеть компьютеров. К таким ресурсам относятся дисковая память, устройство печати, сканер и другие технические средства, а также программное обеспечение и любая информация в файлах.

Локальные сети бывают двух типов: одноранговые сети и сети с выделенным сервером.

В одноранговых сетях все объединенные компьютеры равноправны, т.е. любому пользователю могут быть доступны ресурсы всех подключенных к ней компьютеров (если эти ресурсы не защищены от постороннего доступа).

Локальная сеть с выделенным компьютером включает центральную машину (сервер) и множество рабочих станций. Сервер используется как хранилище общих информационных ресурсов, т.е. там хранится программное обеспечение и другая информация, к которой могут обращаться пользователи сети. Центральная машина также содержит некоторые технические устройства общего доступа, т.е. она, как правило, имеет большую дисковую память, к ней подключены устройства, которых нет на рабочих станциях: принтер, сканер, модем для выхода в глобальную сеть и пр.

Основой программного обеспечения локальной сети является сетевая операционная система. Самая главная задача сетевой операционной системы — поддержка такого режима работы локальной сети, чтобы работающие в ней пользователи могли использовать общие ресурсы сети и при этом не мешали бы друг другу.

На базе локальных сетей работают информационные системы на многих предприятиях.

Топология компьютерной сети

Топология сети — это общая схема соединения компьютеров в сети.

Существует четыре основных способа соединения сетевых устройств: шина, звезда, кольцо и ячеистая топология.

Такие способы соединения, как «шина» или «звезда» в основном применяются к локальным сетям.

Топология «Шина» — способ соединения, при котором все компьютеры подключены к одному общему кабелю (шине).

Топология «Звезда» — способ соединения, при котором каждый из компьютеров сети подключен через свой кабель к центральному устройству (сетевому концентратору) этой сети.

Способ соединения «шина» проще и экономичнее «звезды», так как для него не требуется дополнительное устройство и расходуется меньше кабеля. Но она имеет недостаток: в том случае, если кабель оказывается поврежденным хотя бы в одном месте, возникают проблемы для всей сети, и трудно обнаружить место неисправности.

При топологии «Звезда» повреждение одного кабеля никак не отражается на работе сети в целом, а остается проблемой для одного конкретного компьютера. Обнаружить место неисправности достаточно легко.

Топология «Кольцо» — способ организации компьютерной сети, при которой компьютеры подключены последовательно друг к другу, образуя замкнутую сеть. Данные передаются между компьютерами по кольцу с переприемом в каждом сетевом контроллере. Каждый компьютер принимает данные от соседа и перенаправляет их дальше, если они адресованы не ему. Данные ходят по кругу, только в одном направлении. Прием производится через буферные накопители, выполненных на базе оперативных запоминающих устройств. При выходе из строя одного сетевого контролера нарушается работа всего кольца.

Кольцевая структура очень проста в реализации, однако имеет недостаток — низкая надежность.

В ячеистой топологии происходит соединение каждой рабочей станции сети со всеми другими рабочими стациями этой же сети. В основном данная топология применяется при создании беспроводных сетей. Преимущество — высокая надежность.

Протоколы работы сети

Для того чтобы все оборудование, используемое пользователем для работы в компьютерных сетях, функционировало согласованно, работа сетей подчиняется специальным техническим соглашениям — протоколам.

Протоколы работы сети — это стандарты, определяющие формы представления и способы пересылки сообщений, процедуры их интерпретации, правила совместной работы различного оборудования. Протокол можно рассматривать как язык, используемый компьютерами для общения в сети. Существует множество различных протоколов. Чтобы два компьютера могли общаться между собой, они должны использовать одинаковый сетевой протокол.

Сети, обслуживающие какую-то отрасль государства (образование, науку, оборону и т.п.), называются отраслевыми сетями. Если сеть существует в пределах определенного региона, то она называется региональной.

Каждая региональная или отраслевая компьютерная сеть обычно имеет связь с другими сетями. Для этого один из узлов сети выполняет функцию шлюза, т.е. он соединяется линией связи с аналогичными узлами (шлюзами) других сетей. Однако потребность в шлюзе существует лишь в том случае, если в связанных сетях используются разные сетевые протоколы (соглашения).

В настоящее время большинство глобальных сетей объединено в мировую систему Интернет, через которую можно установить связь с самыми далекими уголками планеты.

Программное обеспечение глобальной сети

Для каждой из сетевых информационных услуг (электронная почта, передача файлов, базы данных и др.) существует определенное программное обеспечение на компьютере пользователя и хост-компьюторе (узловом сервере).

Любая сетевая услуга на компьютере абонента обслуживается программой, которая называется клиент-программой; на узловом сервере эта услуга обеспечивается работой сервер-программы.

Эти две программы устанавливают связь между собой, и каждая из них выполняет свою часть совместной работы по обслуживанию абонента. Клиент-программа подготавливает запрос пользователя, передает его по сети, а затем принимает ответ. Сервер-программа принимает запрос, подготавливает ответную информацию и передает её по сети обратно клиент-программе (пользователю). Кроме того, эти программы используют общие протоколы, т.е. общаются между собой на одном и том же «сетевом языке». Для каждого вида сетевых услуг (почта, передача файлов и др.) используются разные протоколы.

Такая организация взаимодействия программного обеспечения называется технологией клиент-сервер.

Услуги компьютерных сетей

Интернет — мировое содружество компьютерных сетей, подключившись к которому через ближайший узловой компьютер Сети, любой пользователь приобретает возможность поиска и обмена информацией в мировом масштабе. Через Интернет можно пользоваться электронной почтой, проводить телеконференции, пересылать файловые архивы, пользоваться информационной системой World Wide Web, общаться и многое другое.

Услуги компьютерных сетей: электронная почта

Электронная почта (e-mail) — один из самых популярных видов услуг компьютерных сетей, позволяющий пользователям обмениваться информацией в виде писем.

Электронное письмо — это файл, содержащий электронный адрес получателя и текст письма.

Зарегистрировавшись на почтовом сервере, пользователь сети получает почтовый ящик — раздел внешней памяти почтового сервера, отведенный для данного абонента. Каждому почтовому ящику присваивается свое имя, отличное от других имен. В этот ящик почтовый сервер помещает письма, поступающие абоненту.

Связь абонента с сервером устанавливается лишь в тот момент, когда абонент подключается к сети. Именно тогда сервер и отправляет ему всю корреспонденцию, накопившуюся в почтовом ящике.

Передать письмо в почтовый ящик может любой абонент сети, если он знает электронный адрес. Извлечь (прочитать или переписать на свой компьютер) письмо из почтового ящика может только его владелец, так как доступ к электронному почтовому ящику защищен паролем, который знает только хозяин ящика.

Электронный адрес разделен символом @ и точками. Слева от символа @ содержится имя ящика абонента, а справа — разделенные точками части электронного адреса — доменное имя почтового сервера. Главный принцип доменного имени состоит в том, чтобы оно отличалась от имени всех прочих серверов в компьютерной сети.

Электронное письмо состоит из «конверта» и текста. Отправитель на своем компьютере формирует файл с текстом письма, заполняет «конверт», на котором указывается адрес получателя, адрес отправителя и краткая информация о назначении письма (два последних элемента — необязательны). К электронному письму могут быть прикреплены любые файлы: с графикой, звуком, программами и пр. Затем отправитель выходит на связь с почтовым сервером. Сервер, приняв письмо, тут же пересылает его адресату.

Дополнительные возможности электронной почты: списки рассылки

В том случае, когда отправка электронных сообщений должна осуществляться в большое число адресов, удобно воспользоваться системой, группирующей в списки адреса электронной почты людей, объединенных общими интересами.

Для того чтобы получать строго определенные почтовые отправления, в первую очередь, Вы должны оформить подписку, послав соответствующее сообщение электронной почты по адресу Listserver (компьютера, который хранит списки подписчиков и рассылает почтовые сообщения). Основной принцип, который необходимо усвоить, что на каждом Listserver может существовать, и, как правило, существует множество подписных листов электронной почты по различной тематике. Поэтому, подписываясь на один из них, необходимо указать в запросе, на какой список рассылки оформляется подписка. Большинство Listserver адресов имеют формат: listserver@compunter.institution.domain

Услуги компьютерных сетей: телеконференции

К информационным услугам, предоставляемым компьютерными сетями абонентам, относятся телеконференции.

Телеконференция — это виртуальный аналог обычной конференции, участвующие в которой абоненты компьютерной сети также обмениваются информацией на определенную тему. Телеконференция заключается в обмене электронными письмами между её участниками. Сначала в компьютерной сети объявляется открытие конференции на определенную тему. Телеконференция получает свой электронный адрес. Затем проводится подписка на участие в конференции. Абонент, подписавшийся на конференцию, получает, все её материалы в свой почтовый ящик. В сою очередь, посылая письмо в адрес конференции, абонент знает, что оно дойдет до всех её участников. Письма, распространяемые через телеконференцию, называются статьями. Телеконференция не ограничена во времени, она может продолжаться месяцами и годами. Участникам телеконференции не нужно собираться в одно и то же время в одном помещении.

Итак, чтобы получать все письма, присылаемые на телеконференцию, необходимо на нее подписаться. К сожелению, нет единых правил для всех серверов телеконференций. Одним из способов подписаться на интересующую телеконференцию является посылка на адрес телеконференции письма содержащего одно слово «HELP». Обычно в ответ присылают систему команд, поддерживаемых этим сервером.

Через конференции можно распространять какие-то свои работы договариваться о покупке или продаже. Участники таких конференций всегда имеют самую оперативную информацию в области своих интересов.

К информационным услугам, предоставляемым компьютерными сетями абонентам, относятся файловые архивы.

Файловые архивы — это специальные службы распространения файлов, которые позволяют через Интернет пополнять программное обеспечение своего компьютера. Серверы, которые поддерживают их работу, называются FTP-серверами. В файловых архивах можно найти не только программы, но и файлы с самыми разнообразными информационными объектами: рисунками, фотографиями, музыкой, видеофильмами и др.

FTP (File Transfer Protocol) — это протокол передачи файлов, который позволяет обмениваться файлами между компьютерами поддерживающими данный протокол. FTP был разработан в первые годы существования интернета как утилита передачи файлов между компьютерами со скоростью 5000–10000 бит/с и так долго как это требует протокол коррекции ошибок. Чтобы получить нужный файл, необходимо соединиться (с помощью команд ftp) с компьютером сети, на котором хранятся интересующие архивы, зарегистрироваться как анонимный (anonymous) пользователь, просмотреть его каталоги и запросить интересующий файл, после копирования файла работа завершиться. В сети создано значительное число архивных сервисов, называемых anonymous ftp.

Программное обеспечение, бесплатно распространяемое через FTP-серверы, нередко носит рекламную функцию. Например, время действия таких программ может оказаться ограниченным. Если вы захотите и дальше пользоваться данной программой, то вам будет рекомендовано оплатить приобретение её рабочей версии.

Услуги компьютерных сетей: информационная система World Wide Web

Программное обеспечение информационной системы WWW и поиск в Интернете

Перемещаться по системе Word Wide Web пользователю помогает специальное программное обеспечение, которое называется Web-браузером (от англ. browse — «осматривать, изучать»). Браузер помогает находить интересующую информацию.

Способов поиска информации существует несколько, и самый короткий из них — с помощью адреса Web-страницы. Нужно просто знать конкретный адрес, по которому находится нужная информация, набрать его в адресном окне браузера при помощи клавиатуры, затем нажать клавишу ввода, и нужная информация сразу же откроется в окне просмотра бараузера.

Второй путь — поиск. Начать движение нужно со своей домашней страницы по гиперсвязям. При этом велика опасность пойти не в том направлении, запутаться в информационных потоках, заблудиться в «паутине», попасть в тупик. Здесь именно браузер и оказывает помощь, поскольку позволяет вернуться назад на любое количество шагов и продолжить поиск в любом другом направлении.

Третий способ поиска — прибегнуть к помощи специально разработанных поисковых программ, которые осуществляют навигацию по информационной системе Word Wide Web. Этих программ существует очень много. Наиболее распространенными в России являются yandex.ru, rambler.ru, poisk.ru, а также международные поисковые программы google.com, altavista.com. Эти программы «знают» все или почти все о WWW. Такой программе достаточно указать набор ключевых слов по интересующей теме, и она выдаст список ссылок на Web-документы, содержащие данные ключевые слова, если список окажется слишком длинным, нужно добавить еще какие-нибудь уточняющие термины. Результаты поиска сортируются по убыванию специального рейтинга документов, отражающего, насколько полно заданный документ отвечает условиям поиска или насколько часто он запрашивается в сети.

Поисковые системы также предоставляют возможность подключения к сформированному запросу семантического анализатора. С его помощью можно, введя какое-либо слово, выбрать документы, в которых встречаются производные от этого слова в различных падежах, временах и пр.

Существуют простые правила, которых надо придерживаться, чтобы получить лучшие результаты поиска: 1) не искать информацию только по одному ключевому слову; 2) не вводить ключевые слова с прописной буквы, так как не будут найдены те же слова, написанные со строчной буквы; 3) если поиск не дал результата, следует проверить, нет ли в ключевых словах орфографических ошибок.

Во время сеансов работы в сети Интернет пользователь оказывается погруженным в информационное пространство с неограниченными ресурсами. Появился даже термин «киберпространство», под которым понимается вся совокупность мировых систем телекоммуникаций и циркулирующей в них информации.

Информационная система Word Wide Web очень быстро расширяется и развивается, и одновременно с увеличением объема информации совершенствуется система поиска.

Рекомендуемая литература

1. Брукшир Дж. Гленн, Брилов Деннис Компьютерные науки. Базовый курс М: Вильямс, 2019.
2. Гельман В.Я. Медицинская информатика: практикум. СПб: Питер, 2001.
3. Леонтьев В.П. Новейшая энциклопедия. Компьютер и Интернет. М.: ОЛМА Медиа Групп.