Сетевая технология определение. Классификация сетевых технологий. Сетевые информационные технологии: корни их возникновения

Тема 4 СЕТЕВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ПОДДЕРЖКИ РЕШЕНИЯ УПРАВЛЕНЧЕСКИХ ЗАДАЧ НА ПРЕДПРИЯТИЯХ

Любое предприятие - это совокупность взаимодействующих элементов (подразделений), каждый из которых может иметь свою структуру. Элементы связаны между собой функционально, т.е. они выполняют отдельные виды работ в рамках единого бизнес-процесса, а также информационно, обмениваясь документами, факсимильными сообщениями, письменными и устными распоряжениями. Кроме того, эти элементы взаимодействуют с внешними системами, причем их взаимодействие может быть как информационным, так и функциональным. Таким образом, в процессе функционирования различных предприятий задействована весьма сложная многоуровневая система с развитыми связями не только между иерархическими уровнями самих предприятий, но и с кредитной системой, системой государственной налоговой службы, клиентами, партнерами и дру­гими участниками бизнеса.

Сложность этой системы усугубляется тем, что она развернута на значительных территориях, охватывая большое количество участников, принадлежащих различным ведомствам, что сказывается на особенностях их информационного взаимодействия.

В таких условиях приоритетными задачами являются: организация эффективного взаимодействия всех участников бизнеса посредством использования вычислительных и телекоммуникационных средств, образующих сетевую технологию обработки информации на предприятиях и в организациях.

Сетевая технология - совокупность программных, аппаратных и организационных средств, обеспечивающих коммуникацию и распределение вычислительных ресурсов ПК, подключенных к сети.

Сетевая технология является эффективным инструментом бизнеса, так как предоставляет менеджерам необходимый сервис для коллективного решения поставленных задач, существенно увеличивает степень и порядок использования имеющихся в сети ресурсов обеспечивает к ним удаленный доступ, позволяет организовать единое информационное пространство для всех участников бизнес-процессов.

В разрезе создания единого информационного пространства организация сетевой технологии ориентируется на следующие направления:

Интеграция различных аппаратно-программных комплексов всех участников бизнеса. На начальном этапе развития системы передачи данных задача информационного взаимодействия решалась путем подключения к информационным серверам отдельных пользовательских терминалов с передачей данных по коммутируемым или выделенным каналам и телефонным линиям. Сегодня появилась потребность в объединении удален­ных друг от друга локальных вычислительных сетей участников бизнеса через высокоскоростные каналы связи.

Создание подсистемы электронного документооборота, которая включает не только передачу электронных документов от одного пользователя к другому, но и автоматизацию их обработки (учет, хранение, технологию коллективной разработки документов и т.д.) и создание удобной графической среды.

Использование высокопроизводительных технических и программных средств, разработка приложений на основе внедрения современной технологии «клиент-сервер».

Обеспечение безопасности данных при обработке и передаче информации в процессе реализации бизнес-задач.

Современные сетевые технологии продолжают возникшую в конце 1970-х гг. тенденцию к развитию распределенной обработки данных. Начальным этапом развития таких методов обработки информации явились многомашинные системы, которые представляли собой совокупность вычислительных машин различной производительности, объединенных в систему с помощью каналов связи. Высшей стадией распределенных технологий обработки данных стали вычислительные сети различных уровней - локальные и широкомасштабные, которые и явились основой организации сетевой технологии поддержки решения управленческих задач на предприятиях и в организациях.

В общем виде вычислительная сеть представляет собой систему взаимосвязанных и распределенных ПК, ориентированных на коллективное использование аппаратных, программных и информационных сетевых ресурсов.

Информационные ресурсы сети представляют собой БД общего и индивидуального применения, ориентированные на решаемые в сети задачи.

Аппаратные ресурсы сети составляют компьютеры различных типов, средства территориальных систем связи, аппаратуру связи и согласования работы сетей одного и того же уровня или различных уровней.

Программные ресурсы сети представляют собой комплекс программ для планирования, организации и осуществления коллективного доступа пользователей к общесетевым ресурсам, автоматизации процессов обработки информации, динамического распределения и перераспределения общесетевых ресурсов с целью повышения оперативности и надежности удовлетворения запросов пользователей.

Назначение вычислительных сетей:

Обеспечить надежный и быстрый доступ пользователей к ресурсам сети и организовать коллективную эксплуатацию этих ресурсов;

Обеспечить возможность оперативного перемещения информации на любые расстояния с целью своевременного получения данных для принятия управленческих решений.

Вычислительные сети позволяют автоматизировать управление отдельными организациями, предприятиями, регионами. Возможность концентрации в вычислительных сетях больших объемов информации, общедоступность этих данных, а также программных и аппаратных средств обработки и высокая надежность функционирования - все это позволяет улучшить информационное обслуживание пользователей и резко повысить эффективность применения средств вычислительной техники.

Использование вычислительных сетей предоставляет следующие возможности:

Организовать параллельную обработку данных несколькими ПК;

Создавать распределенные базы данных, размещаемые в памяти различных компьютеров;

Специализировать отдельные компьютеры для эффективного решения определенных классов задач;

Автоматизировать обмен информацией и программами между отдельными компьютерами и пользователями сети;

Резервировать вычислительные мощности и средства передачи данных на случай выхода из строя отдельных ресурсов сети с целью быстрого восстановления нормальной работы сети;

Перераспределять вычислительные мощности между пользователями сети в зависимости от изменения их потребностей и сложности решаемых задач;

Сочетать работу в различных режимах: диалоговом, пакетном режиме «запрос-ответ», режиме сбора, передачи и обмена информацией.

Таким образом, можно отметить, что особенностью использования вычислительных сетей является не только приближение аппаратных средств непосредственно к местам возникновения и использования информации, но и разделение функций обработки и управления на отдельные составляющие с целью их эффективного распределения между несколькими персональными компьютерами а также обеспечение надежного доступа пользователей к вычислительным и информационным ресурсам и организация коллективной эксплуатации этих ресурсов. При этом к вычислительным сетям предъявляются определенные требования:

1. Производительность вычислительной сети оценивается с разных позиций:

Время реакции вычислительной сети, под которым понимается время между моментом возникновения запроса и моментом получения ответа. Время реакции зависит от многих факторов, таких как используемые службы и степень загруженности сети или отдельных ее сегментов и т.д.

Пропускная способность вычислительной сети определяется количеством информации, передаваемой через сеть или ее сегмент в единицу времени. Пропускная способность сети характеризует, насколько быстро вычислительная сеть может выполнить передачу информации.

Сегмент ЛВС - а) группа устройств (например, ПК, серверы, принтеры и т.п.), которые соединены при помощи сетевого оборудования; 6) участок ЛВС, отделенный от других участков повторителем, концентратором, мостом или маршрутизатором. Все станции сегмента поддерживают один и тот же протокол доступа к среде передачи и делят ее общую пропускную способность.

2. Надежность работы вычислительной сети определяется следующими ее характеристиками:

- отказоустойчивость всех ее компонентов. Для повышения надежности работы аппаратных средств обычно используется дублирование, когда при отказе одного из элементов функционирование сети обеспечат другие;

Обеспечение сохранности информации и защита ее от искажений;

Безопасность данных, которая обеспечивается защитой информации от несанкционированного доступа, реализуемой путем использования специализированных программно-аппаратных средств.

3. Управляемость - это возможность контролировать состояние узлов вычислительной сети, выявлять и разрешать проблемы, возникающие при ее работе, анализировать и планировать работу сети.

4. Расширяемость характеризует возможность добавления новых цементов и узлов в вычислительную сеть, возможности ее физического расширения без существенного снижения производительности.

5. Прозрачность вычислительной сети предполагает скрытие особенностей сети от конечного пользователя таким образом, чтобы специалист мог обращаться к ресурсам сети как к обычным локальным ресурсам персонального компьютера, на котором он работает.

6. Интегрируемость означает возможность подключения к вычислительной сети разнотипного оборудования, ПО от разных производителей.

Как показывает практика, за счет расширения возможностей обработки данных, лучшей загрузки ресурсов и повышения надежности функционирования ИТ в целом стоимость обработки информации в вычислительных сетях не менее, чем в полтора раза ниже по сравнению с обработкой аналогичных данных на автономных (локальных) персональных компьютерах.

Наибольшее распространение в настоящее время получили три основных вида вычислительных сетей - локальные, корпоративные, и глобальные.

Сеть позволяет двум и более компьютерам связываться друг с другом, совместно использовать файлы и принтеры, обмениваться данными и работать с общим подключением к Интернету. В крупных компаниях сети существуют уже несколько десятилетий, повсеместно встречаются в мелких организациях, а в последнее время домашние сети тоже стали вполне распространенным явлением. Построение домашней сети обойдется недорого и не требует сложной настройки. В наше время домов с несколькими компьютерами становится все больше, и сети часто используются для организации совместных широкополосных подключений к Интернету — например, по линии DSL или кабельному модему.

Даже простая сеть обладает многими полезными возможностями:

Совместный доступ к файлам — документы и даже некоторые приложения, хранящиеся на одном компьютере, могут быть доступны для других компьютеров сети (так, словно они находятся на жестком диске удаленного компьютера).

Синхронизация файлов — файлы могут автоматически синхронизироваться между несколькими компьютерами (например, между настольным и портативным компьютером). Пользователь отключает портативный компьютер от сети (скажем, для поездки в командировку) и работает на нем с файлами. После возвращения портативный компьютер снова подключается к сети, а файлы автоматически копируются на настольный компьютер для продолжения работы.

Совместный доступ к устройствам — принтер, подключенный к одному компьютеру, может использоваться другими компьютерами сети. То же относится к сканерам, устройствам резервного копирования и устройствам высокоскоростного доступа к Интернету (например, DSL и кабельные модемы).

Сетевые игры — вы можете играть в сетевые игры с другими пользователями вашей локальной сети и даже Интернета. В конце концов, воевать со своими знакомыми интереснее, чем с компьютерными персонажами.

Обмен информацией и совместная работа — отправка и получение электронной почты, моментальная организация чатов и даже видеоконференций с участниками с разных концов страны. Windows Vista включает ряд новых функций совместной работы, в том числе возможность проведения «живых» презентаций по сети.

Работа в Web — используя Internet Explorer или другой браузер по своему усмотрению, пользователь может получить информацию с другого континента так же легко, как из другой комнаты того же здания.

Совместная работа с данными — сетевое подключение позволяет двум и более пользователям одновременно обращаться к одной базе данных. Например, такая возможность может пригодиться для получения истории болезни пациентов, параллельной разработки приложений в коллективах программистов или отслеживания счетов и расходов в домашнем хозяйстве.

Администрирование — сеть упрощает решение задач по сопровождению и диагностике компьютеров. При помощи Удаленного рабочего стола (или его аналога от стороннего производителя) можно управлять удаленным компьютером точно так же, как если бы вы сидели прямо перед ним. Вместо того чтобы тратить несколько часов на телефонные переговоры и помогать в решении проблемы с компьютером, исправьте все сами за считанные минуты.

Возможность выполнения всех перечисленных функций зависит только от установленного программного обеспечения и скорости канала связи. Так как Windows обычно содержит встроенную поддержку сетей и набор приложений, обеспечивающих все перечисленные функции, от вас потребуется лишь правильно настроить их. Необходимо учитывать, что подключение компьютера к сети существенно повышает его уязвимость для хакеров и вирусов.

Чтобы разобраться во всех программах и оборудовании, используемых при построении сетей, очень важно знать сетевую терминологию. Далее перечислены основные термины, встречающиеся при обсуждении сетевых технологий:

Домен — сеть, использующая модель «клиент/сервер». В рамках этой модели один или несколько серверов предоставляют сети централизованные ресурсы: общий доступ к файлам, использование принтеров или электронной почты. Клиенты подключаются к серверам, чтобы получить доступ к сети. Домены обычно применяются в крупных организациях; локальные сети, находящиеся в разных географических местах, могут быть подключены к одному домену. Не путайте сетевые домены с доменными именами Интернета (sura.ru).

Брандмауэр (firewall ) — уровень зашиты, разрешающий или запрещающий пересылку данных по сети на основании заданного набора правил. Брандмауэры используются для ограничения несанкционированного доступа со стороны злоумышленников, блокировки «черных ходов», открываемых вирусами и другими вредоносными программами, и подавления лишнего трафика за счет блокировки некоторых типов сетевых приложений. В Windows существует встроенный брандмауэр.

Шлюз (gateway ) — устройство, связывающее две сети с разными протоколами (или две сети IP). Например, шлюз может соединять локальную проводную или беспроводную сеть с Интернетом. Шлюзы часто встраиваются в маршрутизаторы, чтобы домашние PC могли взаимодействовать друг с другом и подключаться к Интернету.

Концентраторы и коммутаторы — сетевые устройства, к которым подключаются несколько каналов Ethernet (подключаемые устройства называются узлами). Отличия между концентратором и коммутатором сводятся к производительности (и цене). Коммутатор способен одновременно обслуживать несколько полноценных широкополосных подключений, а более дешевые концентраторы распределяют ресурсы канала (например, если каждое из трех параллельных подключений использует одну треть пропускной способности канала).

Точка доступа — общедоступные беспроводные сети работают во многих кафе, библиотеках, аэропортах и других общественных местах. Любой желающий может подключиться к такой сети по Wi-Fi для получения доступа к Интернету. Одни точки доступа работают бесплатно, другие должны оплачиваться. В некоторых городах целые районы превращены в огромные точки доступа, к которым может подключаться любой желающий, причем нередко бесплатно.

IP -адрес — числовой код из четырех байт (например, 207.46.230.218), идентифицирующий компьютер или устройство в сетях TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol). Два компьютера в одной сети не могут обладать одинаковыми IP-адресами, но один компьютер может иметь несколько IP-адресов (например, шлюзовой сервер имеет два адреса - по одному для каждой из объединяемых сетей). Большинство компонентов адреса принимает значения от 0 до 255, что дает примерно 2564, или 4,3 миллиарда возможных комбинаций. Преобразование адресов между сетями осуществляется механизмом NAT (Network Address Translation). В частности, преобразование адресов приносит пользу при подключении защищенной брандмауэром локальной сети к Интернету (так, преобразование адресов дает возможность веб-серверам возвращать ответы нужному компьютеру сети, даже если весь Интернет-трафик проходит через один кабельный или DSL-модем).

В Интернете специально выделенные компьютеры, называемые серверами имен , преобразуют символьные имена хостов вида www.microsoft.com в соответствующие им IP-адреса. За дополнительной информацией обращайтесь к разделам «Настройка протокола IP для Windows» и «NSLookup».

Четырехбайтовая адресация используется в действующей версии сетевого протокола, называемой IPv4. Однако Windows также поддерживает новую версию IPv6, которая значительно расширяет диапазон доступных IP-адресов, а также обладает новыми функциями безопасности и QoS (Quality of Service). Адреса IPv6 имеют вид fe80::28ff:b329:f8b3:a44e. Протокол IPv6 обычно встречается в сетях крупных организаций, но не в малых или домашних сетях.

локальная сеть — обычно этим термином обозначается сеть, расположенная в пределах одной комнаты или здания. Также встречается сокращение LAN (Local Area Network).

Одноранговая сеть — сеть, в которой центральные серверы отсутствуют, а компьютеры непосредственно взаимодействуют друг с другом и обмениваются ресурсами. К категории одноранговых относятся домашние сети и многие сети малых предприятий. В более крупных сетях вместо одноранговой модели чаще используется модель с централизованными серверами. Термином «одноранговые сети» также иногда обозначаются приложения, напрямую связывающие компьютеры по Интернету или сети для обмена файлами (например, BitTorrent).

Протокол — «язык», на котором ваш компьютер общается с другими компьютерами сети. Семейство протоколов TCP/IP — фактический стандарт для локальных и глобальных сетей, и его поддержка необходима для подключения к Интернету.

TCP/IP — сокращенное обозначение семейства протоколов, включающего протоколы TCP (Transmission Control Protocol), IP (Internet Protocol), UDP (User Datagram Protocol) и ICMP (Internet Control Message Protocol). TCP/IP необходим для подключения к Интернету и является стандартным протоколом в большинстве современных локальных сетей.

Маршрутизатор (router ) — устройство, обеспечивающее внутри- и межсетевую передачу пакетов данных, а также маршрутизацию пакетов к месту назначения. В частности, маршрутизатор анализирует пакеты данных в сети, определяет место назначения и отправляет их. В Интернете маршрутизаторы обычно пересылают пакеты данных другим маршрутизаторам, которые пересылают их третьим, и т. д., пока пакет не достигнет места назначения. Маршрутизаторы часто путают с коммутаторами. Коммутатор представляет собой пассивное устройство, объединяющее другие устройства для формирования сети, а маршрутизатор занимается активным перенаправлением пакетов.

Сервер — компьютер сети, обеспечивающий выполнение некоторой функции (доступ к электронной почте, хранение и предоставление файлов, управление базой данных и т. д.). Серверы обычно используются в корпоративных, но не в домашних сетях.

Топология — физическое строение сети.

VPN (Virtual Private Network ) виртуальная сеть, обеспечивающая защищенную пересылку шифрованных данных в Интернете. Компании часто используют VPN, чтобы их работники могли подключаться к корпоративной сети из дома или во время поездки. Подключение осуществляется по Интернету, но все данные шифруются и передаются по виртуальному «туннелю», что обеспечивает конфиденциальность и защиту трафика. Windows содержит встроенные средства для создания подключений VPN. За подробностями обращайтесь к разделу «Установка подключения или сети».

Глобальная сеть — сеть из компьютеров, находящихся на больших расстояниях друг от друга. Примером глобальной сети служит Интернет. На домашнем маршрутизаторе несколько портов обычно используются для подключения компьютеров к домашней сети, а один порт с пометкой WAN связывает домашнюю сеть с Интернетом.

Рабочая группа — группа компьютеров, объединенных в одноранговую сеть с совместным доступом к ресурсам (таким, как принтеры и файлы). Рабочие группы часто путают с сетью. Одна сеть может содержать несколько рабочих групп, в нее можно включать новые рабочие группы и удалять их. При настройке сети Windows автоматически создает рабочую группу и присваивает ей имя. Тем не менее вы можете переименовать эту группу и добавить в сеть новые группы. Windows позволяет легко сменить рабочую группу, к которой принадлежит ваш компьютер. За подробностями обращайтесь к разделу «Изменение рабочей группы или домена».

Сегодня сети и сетевые технологии соединяют людей в любых уголках мира и обеспечивают им доступ к самой большой роскоши на свете - человеческому общению. Люди без помех общаются и играют с друзьями, находящимися в других частях света.

Происходящие события становятся известны во всех странах мира за считанные секунды. Каждый в состоянии подключиться к Интернету и выложить свою порцию информации.

Сетевые информационные технологии: корни их возникновения

Во второй половине прошлого века человеческой цивилизацией были сформированы две ее важнейшие научно-технические отрасли - компьютерные и Около четверти века обе эти отрасли развивались самостоятельно, и в их рамках были созданы соответственно компьютерные и телекоммуникационные сети. Однако в последней четверти ХХ столетия в результате эволюции и взаимопроникновения этих двух отраслей человеческого знания и возникло то, что мы называем термином «сетевая технология», являющимся подразделом более общего понятия «информационная технология».

В результате их появления в мире произошла новая технологическая революция. Подобно тому как за несколько десятилетий до нее поверхность суши покрылась сетью скоростных автомагистралей, в конце прошлого века все страны, города и села, предприятия и организации, а также индивидуальные жилища оказались связанными "информационными магистралями". При этом все они стали элементами различных сетей передачи данных между компьютерами, в которых были реализованы те или иные технологии передачи информации.

Технология сети: понятие и содержание

Сетевая технология представляет собой достаточный для построения некоторой целостный комплекс правил представления и передачи информации, реализуемых в виде так называемых «стандартных протоколов», а также аппаратных и программных средств, включающих сетевые адаптеры с драйверами, кабели и ВОЛС, различные коннекторы (разъемы).

"Достаточность" этого комплекса средств означает его минимализацию при сохранении возможности построения работоспособной сети. Она должна иметь потенциал совершенствования, например, за счет создания в ней подсетей, требующих применения протоколов различного уровня, а также спецкоммуникаторов, именуемых обычно «маршрутизаторами». После усовершенствования сеть становится надежнее и быстрее, но ценой появления надстроек над основной сетевой технологией, составляющей ее базис.

Термин "сетевая технология" наиболее часто применяется в вышеописанном узком смысле, однако зачастую он расширенно трактуется как любой набор средств и правил построения сетей определенного типа, например "технология локальных компьютерных сетей".

Прообраз сетевой технологии

Первым прообразом компьютерной сети, но еще не самой сетью, стали в 60-80-х гг. прошлого века многотерминальные системы. Представляя собой совокупность монитора и клавиатуры, располагающихся на больших расстояниях от больших ЭВМ и соединяющихся с ними посредством телефонных модемов или по выделенным каналам, терминалы выходили из помещений ИВЦ и рассредоточивались по всему зданию.

При этом, кроме оператора самой ЭВМ на ИВЦ, все пользователи терминалов получали возможность вводить с клавиатуры свои задания и наблюдать за их выполнением на мониторе, осуществляя и некоторые операции управления заданиями. Такие системы, реализующие как алгоритмы разделения времени, так и пакетной обработки, назывались системами удаленного ввода заданий.

Глобальные сети

Вслед за многотерминальными системами в конце 60-х гг. ХХ в. был создан и первый тип сетей - глобальные компьютерные сети (ГКС). Они связали суперкомпьютеры, существовавшие в единичных экземплярах и хранившие уникальные данные и ПО, с большими ЭВМ, находившимися от них на расстояниях до многих тысяч километров, посредством телефонных сетей и модемов. Эта сетевая технология была ранее апробирована в многотерминальных системах.

Первой ГКС в 1969 г. стала ARPANET, работавшая в Минобороны США и объединявшая разнотипные компьютеры с различными ОС. Они оснащались допмодулями для реализации коммуникационных общих для всех входящих в сеть компьютеров. Именно на ней были разработаны основы сетевых технологий, применяемые и в настоящее время.

Первый пример конвергенции компьютерных и телекоммуникационных сетей

ГКС достались в наследство линии связи от более старых и более глобальных сетей — телефонных, т. к. прокладывать новые линии большой протяженности было очень дорого. Поэтому многие годы в них использовались аналоговые телефонные каналы для передачи в данный момент времени только одного разговора. Цифровые данные передавались по ним с очень низкой скоростью (десятки кбит/с), а возможности ограничивались передачей файлов данных и электронной почтой.

Однако унаследовав телефонные линии связи, ГКС не взяли их основную технологию, основанную на принципе коммутации каналов, когда каждой паре абонентов на все время сеанса связи выделялся канал с постоянной скоростью. В ГКС использовали новые компьютерные сетевые технологии, основанные на принципе пакетной коммутации, при котором данные в виде небольших порций-пакетов с постоянной скоростью выдаются в некоммутируемую сеть и принимаются их адресатами в сети по адресным кодам, встроенным в заголовки пакетов.

Предшественники локальных сетей

Появление в конце 70-х гг. ХХ в. БИС привело к созданию мини-ЭВМ с невысокой стоимостью и богатыми функциональными возможностями. Они стали реально конкурировать с большими ЭВМ.

Широкую популярность приобрели мини-ЭВМ семейства PDP-11. Их стали устанавливать во все, даже очень небольшие производственные подразделения для управления техпроцессами и отдельными технологическими установками, а также в отделы управлений предприятий для выполнения офисных задач.

Возникла концепция распределенных по всему предприятию компьютерных ресурсов, хотя все мини-ЭВМ все еще работали автономно.

Появление LAN-сетей

К середине 80-х гг. ХХ в. были внедрены технологии объединения мини-ЭВМ в сети, основанные на коммутации пакетов данных, как и в ГКС.

Они превратили построение сети одного предприятия, называемую локальной (LAN - сеть), в почти тривиальную задачу. Для ее создания нужно только купить сетевые адаптеры под выбранную LAN-технологию, например, Ethernet, стандартную кабельную систему, установить на ее кабели коннекторы (разъемы) и соединить адаптеры с мини-ЭВМ и между собой посредством этих кабелей. Далее на ЭВМ-сервер устанавливалась одна из ОС, предназначенная для организации LAN - сети. После этого она начинала работать, и последующее присоединение каждой новой мини-ЭВМ не вызывало никаких проблем.

Неизбежность появления Интернета

Если появление мини-ЭВМ позволило распределить компьютерные ресурсы равномерно по территориям предприятий, то появление в начале 90-х гг. ПК обусловило их постепенное появление сначала на каждом рабочем месте любого работника умственного труда, а затем и в индивидуальных человеческих жилищах.

Относительная дешевизна и высокая надежность работы ПК сначала дали мощный толчок развитию LAN-сетей, а затем привели и к возникновению глобальной компьютерной сети - Интернета, охватившей сегодня все страны мира.

Размер Интернета каждый месяц прирастает на 7-10%. Он представляет собой ядро, связующее различные локальные и глобальные сети предприятий и учреждений во всем мире друг с другом.

Если на первом этапе через Интернет в основном передавались файлы данных и сообщения электронной почты, то сегодня он обеспечивает в основном удаленный доступ к распределенным информресурсам и электронным архивам, к коммерческим и некоммерческим информслужбам многих стран. Его архивы свободного доступа содержат сведения практически по всем областям знания и деятельности человека - от новых направлений в науке до прогнозов погоды.

Основные сетевые технологии LAN-сетей

Среди них выделяют базовые технологии, на которых может строиться базис любой конкретной сети. В качестве примера можно привести такие известные LAN-технологии как Ethernet (1980), Token Ring (1985) и FDDI (конец 80-х гг.).

В конце 90-х гг. в лидеры технологии LAN-сетей вышла технология Ethernet, объединившая классический его вариант со до 10 мбит/с, а также Fast Ethernet (до100 Мбит/c) и Gigabit Ethernet (до 1000 Мбит/c). Все Ethernet-технологии имеют близкие принципы работы, упрощающие их обслуживание и объединение построенных на их основе LAN-сетей.

В тот же период в ядра практически всех компьютерных ОС их разработчиками стали встраиваться сетевые функции, реализующие вышеперечисленные сетевые информационные технологии. Появились даже специализированные коммуникационные ОС вроде IOS компании Cisco Systems.

Как развивались ГКС-технологии

Технологии ГКС на аналоговых телефонных каналах из-за большого уровня искажений в них отличались сложными алгоритмами контроля и восстановления данных. Примером их является технология X.25 разработки еще начала 70-х гг. ХХ в. Более современные сетевые технологии - это frame relay, ISDN, ATM.

ISDN - аббревиатура, означающая «цифровую сеть с интеграцией услуг», позволяет проведение удаленных видеоконференций. Удаленный доступ обеспечивается установкой в ПК адаптеров ISDN, работающих во много раз быстрее любых модемов. Имеется и специальное ПО, позволяющее популярным ОС и браузерам работать с ISDN. Но дороговизна оборудования и необходимость прокладывать специальные линии связи тормозит развитие этой технологии.

Технологии глобальных сетей прогрессировали вместе с телефонными сетями. После появления цифровой телефонии была разработана спецтехнология Plesiochronous Digital Hierarchy (PDH), поддерживающая скорости до 140 Мбит/с и используемая для создания предприятиями их собственных сетей.

Новая технология Synchronous Digital Hierarchy (SDH) в конце 80-х гг. ХХ в. расширила пропускную способность цифровых телефонных каналов до 10 Гбит/c, а технология Dense Wave Division Multiplexing (DWDM) — до сотен Гбит/c и даже до нескольких Тбит/c.

Технологии Интернета

Сетевые основаны на использовании языка гипертекста (или HTML-языка) - спецязыка разметки представляющего собой упорядоченный набор атрибутов (тегов), внедряемых предварительно разработчиками интернет-сайтов в каждую их страницу. Конечно, речь в данном случае не идет о текстовых или графических документах (фотографиях, картинках), которые уже «скачаны» пользователем из Интернета, находятся в памяти его ПК и просматриваются через текстовые или Речь идет о так называемых веб-страницах, просматриваемых через программы-браузеры.

Разработчики интернет-сайтов создают их на HTML-языке (сейчас создано множество средств и технологий этой работы, обобщенно называемой «версткой сайтов») в виде совокупности веб-страниц, а владельцы сайтов помещают в интернет-серверы на условиях аренды у владельцев серверов их памяти (так называемого «хостинга»). Они круглосуточно работают в Интернете, обслуживая запросы его пользователей на просмотр загруженных в них веб-страниц.

Браузеры пользовательских ПК, получив через сервер своего интернет-провайдера доступ к конкретному серверу, адрес которого содержится в имени запрашиваемого интернет-сайта, получают доступ к этому сайту. Далее, анализируя HTML-теги каждой просматриваемой страницы, браузеры формируют ее изображение на экране монитора в том виде, как это было задумано разработчиком сайта - со всеми заголовками, цветами шрифта и фона, различными вставками в виде фото, диаграмм, картинок и т. п.

Ежедневно для получения доступа к сервисам, доступным по сети Интернет, мы обращаемся к тысячам серверов, расположенных в различных географических точках. Каждому из этих серверов присваивается уникальный IP-адрес, по которому он идентифицируется в подключенной локальной сети.

Для успешного взаимодействия между узлами необходимо эффективное взаимодействие целого ряда протоколов. Эти протоколы реализованы на уровне оборудования и программного обеспечения каждого сетевого устройства. Взаимодействие между протоколами можно представить в виде стека протоколов. Протоколы в стеке представляют собой многоуровневую иерархию, в которой протокол верхнего уровня зависит от сервисов протоколов на более низких уровнях.

На графике ниже показан стек протоколов с набором первичных протоколов, необходимых для запуска веб-сервера по сети Ethernet. Нижние уровни стека отвечают за перемещение данных по сети и предоставление сервисов верхним уровням. Верхние уровни в большей степени отвечают за наполнение пересылаемых сообщений и пользовательский интерфейс.

Было бы невозможно запомнить все IP-адреса всех серверов, предоставляющих различные сервисы по сети Интернет. Вместо этого предлагается более простой способ поиска серверов – сопоставить имя с некоторым IP-адресом. Система имен доменов (DNS) позволяет использовать имя узла для запроса IP-адреса отдельного сервера. Регистрация и организация имен в этой системе выполняется по специальным высокоуровневым группам, именуемых доменами. К числу наиболее популярных высокоуровневых доменов сети Интернет относятся.com, .edu и.net. В DNS-сервере записана специальная таблица, ассоциирующая имена узлов в домене с соответствующим IP-адресом. Если клиент знает имя сервера, например, веб-сервера, но требуется найти IP-адрес, он направляет запрос на этот DNS-сервер через порт 53. Клиент использует этот IP-адрес DNS-сервера, прописанного в настройках DNS раздела конфигурации IP этого узла. По получении запроса DNS-сервер выясняет по своей таблице, имеется ли соответствие между запрашиваемым IP-адресом и веб-сервером. Если на DNS-сервере отсутствует запись о запрашиваемом имени, он опрашивает другой DNS-сервер в пределах своего домена. После распознавания IP-адреса DNS-сервер отправляет результат обратно к клиенту. Если DNS-серверу не удалось определить IP-адрес, клиент не сможет установить связь с этим веб-сервером и получит сообщение об истечении времени ожидания. Процесс определения IP-адреса по DNS-протоколу из клиентского программного обеспечения достаточно прост и прозрачен для пользователя.

В процессе обмена информацией веб-сервер и веб-клиент используют специальные протоколы и стандарты, гарантирующие прием и прочтение информации. К этим протоколам относятся следующие: протоколы уровня приложения, транспортные протоколы, протоколы межсетевого взаимодействия и сетевого доступа.

Протокол уровня приложения

Протокол передачи гипертекстовых файлов (HTTP) управляет взаимодействием между веб-сервером и веб-клиентом. Протокол HTTP задает формат запросов и ответов на запросы, пересылаемых между клиентом и сервером. Для управления процессом передачи сообщений между клиентом и сервером HTTP обращается к другим протоколам.

Транспортный протокол

Протокол управления передачей (TCP) – это транспортный протокол, управляющий отдельными сеансами связи между веб-серверами и веб-клиентами. Протокол TCP делит гипертекстовые сообщения (HTTP) на сегменты и отправляет их на конечный узел. Он также осуществляет управление потоками данных и подтверждает обмен пакетами между узлами.

Межсетевой протокол

Из протоколов межсетевого взаимодействия чаще всего применяется Интернет-протокол (IP). Протокол IP отвечает за прием форматированных сегментов от TCP, присвоение им локальных адресов, их инкапсуляцию в пакеты для маршрутизации на конечный узел.

Протоколы сетевого доступа

В локальных сетях чаще всего применяется протокол Ethernet. Протоколы сетевого доступа выполняют две основных функции - управление каналами передачи данных и физическая передача данных по сети.

Протоколы управления каналами передачи данных принимают пакеты от протокола IP, инкапсулируют их в соответствующий формат кадров локальной сети. Эти протоколы отвечают за назначение физических адресов кадрам данных и их подготовку к передаче по сети.

Стандарты и протоколы физической передачи данных отвечают за представление битов в тракте передачи, выбор способа передачи сигналов и их преобразование на принимающем узле. Сетевые интерфейсные платы поддерживают соответствующие протоколы тракта передачи данных.

Каждая служба, доступная по сети, имеет собственные протоколы уровня приложения, поддерживаемые программным обеспечением сервера и клиента. Помимо протоколов уровня приложения во всех общих Интернет-службах используется протокол Интернет (Internet Protocol, IP), отвечающий за адресацию и маршрутизацию сообщений между исходными и конечными узлами.

Протокол IP отвечает только за структуру, адресацию и маршрутизацию пакетов. IP не определяет способ доставки или транспортировки пакетов. Транспортные протоколы предписывают способ передачи сообщений между узлами. Наиболее популярными из транспортных протоколов являются протокол управления передачей (TCP) и протокол пользовательских датаграмм (UDP). Протокол IP использует эти транспортные протоколы для обеспечения связи и передачи данных между узлами.

Если приложению требуется подтверждение доставки сообщения, оно использует протокол TCP. Это аналогично процессу отправки заказного письма в обычной почтовой системе, когда для подтверждения получения письма получатель ставит свою подпись на квитанции.

TCP разбивает сообщение на фрагменты меньшего размера, именуемые сегментами. Эти сегменты последовательно нумеруются и передаются протоколу IP, который затем осуществляет сборку пакетов. TCP отслеживает количество сегментов, отправленных на тот или иной узел тем или иным приложением. Если отправитель не получает подтверждения в течение определенного периода времени, то TCP рассматривает эти сегменты как потерянные и повторяет их отправку. Повторно отправляется только потерянная часть сообщения, а не все сообщение целиком.

Протокол TCP на принимающем узле отвечает за повторную сборку сегментов сообщений и их передачу к соответствующему приложению.

FTP и HTTP – это примеры приложений, в которых для обеспечения доставки данных применяется протокол TCP.

В некоторых случаях протокол подтверждения доставки (TCP) не требуется, так как это замедляет скорость передачи данных. В таких случаях более приемлемым из транспортных протоколов является UDP.

Протокол UDP выполняет негарантированную доставку данных и не запрашивает подтверждения от получателя. Это аналогично отправке письма обычной почтой без уведомления о доставке. Доставка письма не гарантируется, но шансы его доставки достаточно высоки.

Протокол UDP более предпочтителен для передачи потокового аудио, видео и голосовой связи по IP-протоколу (VoIP). Подтверждение доставки лишь замедлит процесс передачи данных, и при этом повторная доставка нежелательна.

Примером использования протокола UDP является Интернет-радио. Если какое-либо сообщение затерялось в пути доставки по сети, оно не будет отправляться повторно. Пропадание нескольких пакетов будет восприниматься слушателем как кратковременное пропадание звука. Если для этого использовать протокол TCP, предусматривающий повторную доставку потерянных пакетов, то процесс передачи данных приостановится для приема потерянных пакетов, что заметно ухудшит качество воспроизведения.

Простой протокол электронной почты (SMTP)

Протокол SMTP используется программой почтового клиента для отправки сообщений на локальный почтовый сервер. Далее локальный сервер определяет, кому адресовано сообщение - локальному почтовому ящику или почтовому ящику на другом сервере.

Протокол SMTP применяется при взаимодействии с разными серверами, например, если требуется отправка сообщения на другие серверы. SMTP-запросы направляются на порт 25.

Почтовый протокол (POP3)

POP-сервер принимает и хранит сообщения для своих пользователей. После того, как установлено соединение между клиентом и почтовым сервером, сообщения будут загружены на компьютер клиента. По умолчанию сообщения не сохраняются на сервере после их прочтения клиентом. Клиенты обращаются к серверам POP3 через порт 110.

Протокол IMAP4

IMAP-сервер также принимает и сохраняет сообщения, адресованные его пользователям. Тем не менее, сообщения могут храниться в почтовых ящиках пользователей, если они не будут явно удалены самими пользователями. В самой последней версии протокола IMAP - IMAP4 запросы от клиентов прослушиваются через порт 143.

В разных платформах сетевых операционных систем используются различные почтовые серверы.

Обмен мгновенными сообщениями (Instant Messaging, IM) - это на сегодня один из наиболее популярных инструментов обмена информацией. Программное обеспечение мгновенного обмена сообщениями (IM), выполняемое на локальных компьютерах, обеспечивает взаимодействие пользователей в окнах передачи сообщений или в чат-сеансах по сети Интернет в реальном времени. На рынке сегодня предлагается множество программ обмена мгновенными сообщениями от различных компаний-разработчиков. В каждой службе мгновенного обмена сообщениями могут использоваться специальные протоколы и конечные порты, поэтому на двух разных узлах должно быть установлено совместимое программное обеспечение.

Для работы приложений мгновенного обмена сообщениями достаточна минимальная конфигурация. После загрузки клиентского приложения достаточно ввести имя пользователя и пароль. Эта операция необходима для проверки подлинности клиента IM на входе в сеть мгновенного обмена сообщениями. После выполнения входа на сервер клиенты могут отправлять сообщения другим клиентам в реальном времени. Помимо текстовых сообщений IM-клиент поддерживает передачу видео, музыкальных файлов и файлов голосовой связи. В IM-клиентах поддерживается функция телефона, что позволяет пользователям устанавливать телефонные вызовы по сети Интернет. Имеются дополнительные возможности настройки "Списка контактов", а также персональных стилей оформления.

Программное обеспечение IM-клиентов можно загружать и использовать на всех типах устройств, в том числе: компьютеры, КПК и сотовые телефоны.

Сегодня все более популярными становятся телефонные вызовы по сети Интернет. В клиентских приложениях Интернет-телефонии реализована технология обмена данными между равноправными уровнями (peer-to-peer technology), что аналогично технологии обмена мгновенными сообщениями. В IP-телефонии применяется технология Voice over IP (VoIP), которая использует пакеты IP для передачи оцифрованных голосовых данных.

Чтобы начать работу с Интернет-телефоном, загрузите клиентское программное обеспечение с узла одной из компаний, предлагающих этот сервис. Ставки за пользование сервисами Интернет-телефонии меняются в зависимости от региона и поставщика.

После установки программного обеспечения пользователь должен выбрать уникальное имя. Это необходимо для приема вызовов от других пользователей. Необходимы также динамики и микрофон, встроенные или внешние. В качестве телефона часто используется гарнитура, подключаемая к компьютеру.

Вызовы устанавливаются с другими пользователями, использующими тот же сервис, путем выбора имен из списка. Для установления вызова на обычный телефон (наземной линии или сотовый телефон) требуется шлюз для доступа к коммутируемой телефонной сети общего пользования (ТфОП).

Выбор протоколов и конечных портов, применяемых в приложениях Интернет-телефонии, может меняться в зависимости от типа программного обеспечения.

Сетевая технология - это согласованный набор стандартных протоколов и реализующих их программно-аппаратных средств (например, сетевых адаптеров, драйверов, кабелей и разъемов), достаточный для построения вычислительной сети. Эпитет «достаточный» подчеркивает то обстоятельство, что этот набор представляет собой минимальный набор средств, с помощью которых можно построить работоспособную сеть. Возможно, эту сеть можно улучшить, например, за счет выделения в ней подсетей, что сразу потребует кроме протоколов стандарта Ethernet применения протокола IP, а также специальных коммуникационных устройств - маршрутизаторов. Улучшенная сеть будет, скорее всего, более надежной и быстродействующей, но за счет надстроек над средствами технологии Ethernet, которая составила базис сети.

Термин «сетевая технология» чаще всего используется в описанном выше узком смысле, но иногда применяется и его расширенное толкование как любого набора средств и правил для построения сети, например, «технология сквозной маршрутизации», «технология создания защищенного канала», «технология IP-сетей».

Протоколы, на основе которых строится сеть определенной технологии (в узком смысле), специально разрабатывались для совместной работы, поэтому от разработчика сети не требуется дополнительных усилий по организации их взаимодействия. Иногда сетевые технологии называют базовыми технологиями , имея в виду то, что на их основе строится базис любой сети. Примерами базовых сетевых технологий могут служить наряду с Ethernet такие известные технологии локальных сетей как, Token Ring и FDDI, или же технологии территориальных сетей Х.25 и frame relay. Для получения работоспособной сети в этом случае достаточно приобрести программные и аппаратные средства, относящиеся к одной базовой технологии - сетевые адаптеры с драйверами, концентраторы, коммутаторы, кабельную систему и т. п., - и соединить их в соответствии с требованиями стандарта на данную технологию.

Создание стандартных технологий локальных сетей

В середине 80-х годов положение дел в локальных сетях стало кардинально меняться. Утвердились стандартные технологии объединения компьютеров в сеть - Ethernet, Arcnet, Token Ring. Мощным стимулом для их развития послужили персональные компьютеры. Эти массовые продукты явились идеальными элементами для построения сетей - с одной стороны, они были достаточно мощными для работы сетевого программного обеспечения, а с другой - явно нуждались в объединении своей вычислительной мощности для решения сложных задач, а также разделения дорогих периферийных устройств и дисковых массивов. Поэтому персональные компьютеры стали преобладать в локальных сетях, причем не только в качестве клиентских компьютеров, но и в качестве центров хранения и обработки данных, то есть сетевых серверов, потеснив с этих привычных ролей мини-компьютеры и мэйнфреймы.

Стандартные сетевые технологии превратили процесс построения локальной сети из искусства в рутинную работу. Для создания сети достаточно было приобрести сетевые адаптеры соответствующего стандарта, например Ethernet, стандартный кабель, присоединить адаптеры к кабелю стандартными разъемами и установить на компьютер одну из популярных сетевых операционных систем, например, NetWare. После этого сеть начинала работать и присоединение каждого нового компьютера не вызывало никаких проблем - естественно, если на нем был установлен сетевой адаптер той же технологии.

Локальные сети в сравнении с глобальными сетями внесли много нового в способы организации работы пользователей. Доступ к разделяемым ресурсам стал гораздо удобнее - пользователь мог просто просматривать списки имеющихся ресурсов, а не запоминать их идентификаторы или имена. После соединения с удаленным ресурсом можно было работать с ним с помощью уже знакомых пользователю по работе с локальными ресурсами команд. Последствием и одновременно движущей силой такого прогресса стало появление огромного числа непрофессиональных пользователей, которым совершенно не нужно было изучать специальные (и достаточно сложные) команды для сетевой работы. А возможность реализовать все эти удобства разработчики локальных сетей получили в результате появления качественных кабельных линий связи, на которых даже сетевые адаптеры первого поколения обеспечивали скорость передачи данных до 10 Мбит/с.

Конечно, о таких скоростях разработчики глобальных сетей не могли даже мечтать - им приходилось пользоваться теми каналами связи, которые были в наличии, так как прокладка новых кабельных систем для вычислительных сетей протяженностью в тысячи километров потребовала бы колоссальных капитальных вложений. А «под рукой» были только телефонные каналы связи, плохо приспособленные для высокоскоростной передачи дискретных данных - скорость в 1200 бит/с была для них хорошим достижением. Поэтому экономное расходование пропускной способности каналов связи часто являлось основным критерием эффективности методов передачи данных в глобальных сетях. В этих условиях различные процедуры прозрачного доступа к удаленным ресурсам, стандартные для локальных сетей, для глобальных сетей долго оставались непозволительной роскошью.

Современные тенденции

Сегодня вычислительные сети продолжают развиваться, причем достаточно быстро. Разрыв между локальными и глобальными сетями постоянно сокращается во многом из-за появления высокоскоростных территориальных каналов связи, не уступающих по качеству кабельным системам локальных сетей. В глобальных сетях появляются службы доступа к ресурсам, такие же удобные и прозрачные, как и службы локальных сетей. Подобные примеры в большом количестве демонстрирует самая популярная глобальная сеть - Internet.

Изменяются и локальные сети. Вместо соединяющего компьютеры пассивного кабеля в них в большом количестве появилось разнообразное коммуникационное оборудование - коммутаторы, маршрутизаторы, шлюзы. Благодаря такому оборудованию появилась возможность построения больших корпоративных сетей, насчитывающих тысячи компьютеров и имеющих сложную структуру. Возродился интерес к крупным компьютерам - в основном из-за того, что после спада эйфории по поводу легкости работы с персональными компьютерами выяснилось, что системы, состоящие из сотен серверов, обслуживать сложнее, чем несколько больших компьютеров. Поэтому на новом витке эволюционной спирали мэйнфреймы стали возвращаться в корпоративные вычислительные системы, но уже как полноправные сетевые узлы, поддерживающие Ethernet или Token Ring, а также стек протоколов TCP/IP, ставший благодаря Internet сетевым стандартом де-факто.

Проявилась еще одна очень важная тенденция, затрагивающая в равной степени как локальные, так и глобальные сети. В них стала обрабатываться несвойственная ранее вычислительным сетям информация - голос, видеоизображения, рисунки. Это потребовало внесения изменений в работу протоколов, сетевых операционных систем и коммуникационного оборудования. Сложность передачи такой мультимедийной информации по сети связана с ее чувствительностью к задержкам при передаче пакетов данных - задержки обычно приводят к искажению такой информации в конечных узлах сети. Так как традиционные службы вычислительных сетей - такие как передача файлов или электронная почта - создают малочувствительный к задержкам трафик и все элементы сетей разрабатывались в расчете на него, то появление трафика реального времени привело к большим проблемам.

Сегодня эти проблемы решаются различными способами, в том числе и с помощью специально рассчитанной на передачу различных типов трафика технологии АТМ, Однако, несмотря на значительные усилия, предпринимаемые в этом направлении, до приемлемого решения проблемы пока далеко, и в этой области предстоит еще много сделать, чтобы достичь заветной цели - слияния технологий не только локальных и глобальных сетей, но и технологий любых информационных сетей - вычислительных, телефонных, телевизионных и т. п. Хотя сегодня эта идея многим кажется утопией, серьезные специалисты считают, что предпосылки для такого синтеза уже существуют, и их мнения расходятся только в оценке примерных сроков такого объединения - называются сроки от 10 до 25 лет. Причем считается, что основой для объединения послужит технология коммутации пакетов, применяемая сегодня в вычислительных сетях, а не технология коммутации каналов, используемая в телефонии, что, наверно, должно повысить интерес к сетям этого типа.