Локальные и глобальные сети

Сеть, которая обеспечивает коммуникацию компьютеров на относительно коротких расстояниях, например на одном этаже здания, называется Локальной Вычислительной Сетью (Local Area Network -LAN). Если компьютеры размещаются дальше, в пределах здания, города, страны или мира, то используется Глобальная сеть (Wide Area Network – WAN). В основном, LAN и WAN выполняют похожие действия с точки зрения пользователя. Однако, виды используемых технических средств, время для передачи данных и другие вопросы, такие как безопасность, могут отличать LAN от WAN. Интернет – пример WAN. Этот раздел описывает некоторые принципы сетей, сосредоточиваясь на LAN. WAN обсуждается позднее.

Стратегии коммуникации

Этот модуль охватывает различные виды доступных архитектур связей.

Структура клиент-сервер (Client-Server Framework)

Многие сетевые приложения организованы как клиент-серверные системы (client-server systems). Клиенти сервер- программы. Клиент запускается на компьютере пользователя и взаимодействует как с пользователем, так и сервером. Сервер может принимать запросы от любого числа клиентов. Он обслуживает их и возвращает результаты. World Wide Web – пример клиент-серверной системы. Клиент - программа веб-браузера, например Mozilla Firefox или Internet Explorer. Чтобы машина управляла Веб-узлом, нужно запустить программу веб-сервера, с которой могут общаться клиенты. Один широко используемый веб-сервер – Apache. Электронная почта - другой пример клиент-серверного приложения. Программа чтения почты, такая как Microsoft Outlook является клиентом. Сервер - это программа, принимающая и сохраняющая входящую почту для пользователей и доставляющая почту к ним, когда клиент запрашивает ее. Серверы могут, если необходимо, также отправить почту на другие сервера.

Есть другое клиент-серверное приложение – новости Usenet, которое является видом распределенной электронной доски объявлений. Есть тысячи групп новостей, охватывающих все виды разделов, таких как компьютеры, спорт, политика, наука и развлечения. Новостные сервера (с большими дисками!) сохраняют новости, называемые " рассылками" и обмениваются ими с другими серверами. Они также принимают новые рассылки от клиентов. Когда пользователи хотят прочитать группы новостей, их клиент отправляет запрос серверу, чтобы загрузить самые последние сообщения. Есть много клиентских программ, специализирующихся для чтения новостей, но сегодня много людей используют свои веб-браузеры, начиная с Mozilla Firefox и Internet Explorer, содержащие программы чтения новостей. Современные веб-браузеры могут связываться со многими видами серверов, в том числе Web-серверами, серверы новостей и почтовыми серверами.

Два термина, с которыми вы, возможно, столкнетесь, - толстые клиентыи тонкие клиенты. Различие между толстыми и тонкими клиентами основано на объеме работ с клиентской стороны: тонкий клиент делает сравнительно небольшую работу, обычно обеспечивая чуть больше, чем интерфейс пользователя. Толстый клиент, с другой стороны, осуществляет существенную часть всей работы системы. Например, при типичном использовании Web-серфинга, браузер работает как тонкий клиент, а сервера при этом выполняют работу поиска в базе данных и формирование результатов. Однако система может загрузить Java-апплет в браузер и апплет может работать как толстый клиент. Количество работ, предназначенное для клиента в проекте системы, зависит непосредственно от логики системы и мощности клиентского устройства. Например, персональный компьютер может помогать активно работающим клиентам, в то время как портативное устройство или телевизор больше подходят для поддержки только тонких клиентов.

Равноправное соединение

Равноправные (пиринговые) сети (Peer-to-peer networks ) – альтернатива клиент-серверной структуре. Вместо наличия центрального сервера, с которым связываются все клиенты, каждый элемент равноправной сети может связываться с любым другим элементом. Один пример – сетевая игра multi-player, где компьютерное общение каждого игрока открыто для всех других для передачи перемещения и изменения состояния "Мира". Только некоторые игры организованы таким образом. Другие зависят от сервера.

Другой пример пиринговой сети – Napster, противоречивая система для обмена музыкой через web. (Napster противоречив, так как многие из песен, которыми люди хотели бы поделиться, имели авторское право). Каждый пользователь, запускающий клиент Napster, мог непосредственно взаимодействовать с другим пользователем, посылая или принимая конкретную песню. Однако чтобы пользователи могли найти друг друга, Napster основывался на сохранении на центральном сервере записи о песне, которой хотел поделиться пользователь. Тем самым, Napster был гибридной системой. Центральный каталог предусматривал функции эффективной индексации и поиска, чтобы пользователи могли быстро найти нужный им материал. Но, фактически обмен файлами происходил через пиринговую сеть, исключая сервер как узкое место потенциальных связей.

Использование центрального сервера стало опасным для Napster, так как если бы сервер был атакован или закрыт судебным запросом, сервис не мог бы функционировать. Поэтому были созданы новые полностью равноправные программы для обмена файлами - Gnutella и FreeNet, прячущие идентификацию машин, совместно использующих информацию по сети. Эти программы не нарушают авторских прав на музыку: они обеспечивают тиражирование, которое нельзя подвергнуть цензуре, бывшей столь необходимой в странах без сильной защиты свобода слова.

Технологии передачи данных

Процесс передачи данных между двумя компьютерами известен как цифровая связь. Два важных решения нужно принять, чтобы компьютеры связались через сеть: протокол (правила для интерпретации потока данных) и средство связи (кабель, оптическое стекловолокно или беспроводные методы с использованием радиосигналов.)

Архитектура Интернет

Этот раздел охватывает некоторые детали того, как работает Интернет.

Роутеры и TCP/IP

• Интернет-протокол
• Роутеры
• Протокол управления передачей

Интернет-протокол

Функции Интернета, как довольно чистой виртуальной сети, на уровень выше беспорядочных физических сетей, из которых он сделан. Он имеет собственный протокол IP (Internet Protocol) и собственную систему адресов. Каждая машина в Интернете имеет уникальный адрес IP, длиной в 4 байта. Адреса IP обычно записываются как четыре номера между 0 и 255, разделенные точками, как например 128.2.35.186. Первые два номера – "сетевой ID" (network ID); 128.2 – сетевой ID для Университета Carnegie Mellon. Последние два – "ID хоста" ("host ID") в пределах этой сети. (Хост (узел) – любой компьютер в сети).

Если узел хочет связаться с другим Интернет узлом, который в той же LAN (локальной сети), это можно сделать трансляцией IP-адреса в любой формат адреса, используемый LAN. Для Ethernet это может быть 48-разрядный адрес Ethernet. Но узел может также связываться с узлами в других сетях. В таком случае, он может не знать, как напрямую достичь узла назначения. Вместо этого, он ссылается на адресат по его IP-адресу и проходит через промежуточную машину, называемую маршрутизатором или роутером (router).

Роутеры

Маршрутизатор (роутер) обычно соединен с двумя или более локальными сетями. Он хранит список IP-адресов и предоставляет LAN-адреса для всех узлов в этих сетях. Когда маршрутизатор получает пакет от одного из них, то может произойти одно из двух. Если IP адрес назначения есть в его таблице узлов, маршрутизатор доставляет пакет непосредственно к этому узлу, используя LAN-адрес узла. В противном случае, он должен переслать пакет другому маршрутизатору, с надеждой, что он более близок к конечному пункту назначения. В этом механизме пакет может сделать много переходов (hops)от маршрутизатора к маршрутизатору перед прибытием в узел, которому был адресован. Если ваш компьютер имеет утилиту трассировки маршрута (TRACEROUTE или TRACERT), вы можете использовать ее, чтобы найти все пересылки пакета между ним и другим Интернетовским узлом. В зависимости от расстояния между двумя узлами, некоторые из этих переходов-прыжков могут осуществляться через сетевые магистрали (backbones),использующие линии высокоскоростных коммуникаций, сконструированных из волоконно-оптических кабелей. В некоторых случаях пакет «подпрыгнет» даже до спутника Земли.

Протокол управления передачей

Общее событие для этих мульти-передач – это то, что пакет можно потерять, обычно потому что маршрутизатор не имеет достаточно памяти для сохранения перед ретрансляцией. Очевидно, что большинство сетевых приложений не могут допустить случайную потерю данных – представьте вашу электронную почта с большой потерей данных. Общее решение этой проблемы – использовать другой уровень протокола на основе IP под названием TCP или Transmission Control Protocol (Протокол управления передачей). Используя TCP, отправитель и получатель потока информации обмениваются информацией об успешно доставленных пакетах с данными. А остальные пакеты ретранслируются. TCP гарантирует, что пакеты будут получены в том же виде, в каком были посланы и ничего не будет потеряно.

С тех пор, как TCP стал широко использоваться вместе с IP, они часто упоминаются в одной и той же фразе, "TCP/IP networking" (сети TCP/IP). Все протоколы Интернет-приложений, которые мы обсудили, такие как HTTP для веб-браузеров, SMTP для почтовых серверов и NNTP для серверов новостей, формируются на основе TCP/IP, но некоторые сервисы вместо TCP используют другие протоколы, такие как UDP (протокол передачи дейтаграмм пользователя – User Datagram Protocol).

Рабочая группа инженеров Internet (The Internet Engineering Task Force) (www.ietf.org) координирует развитие технологий Интернета. Internet-сообщество (www.isoc.org) способствует “открытому развитию, эволюции и использованию Интернета для пользы всех людей в мире”.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: