Глобальная компьютерная сеть Интернет

Глобальная компьютерная сеть Интернет

34

Вступление

Глобальная сеть- совокупность компьютеров, расположенных на больших расстояниях друг от друга, а также система каналов передачи связи: средств коммуникации (переключения), обеспечивающих соединение пользовательских коммуникационных систем и обмен данными между ними.

Глобальные сети (Wide Area Networks, WAN) создаются крупными телекоммуникационными компаниями для оказания платных услуг абонентам.

Интернет - мировая глобальная компьютерная сеть. Она составлена из разнообразных компьютерных сетей, объединенных стандартными соглашениями о способах обмена информацией и единой системой адресации. Интернет использует протоколы семейства TCP/IP. Они хороши тем, что обеспечивают относительно дешевую возможность надежно и быстро передавать информацию даже по не слишком надежным линиям связи, а также строить программное обеспечение, пригодное для работы на любой аппаратуре. Система адресации (URL-адреса) обеспечивает уникальными координатами каждый компьютер (точнее, практически каждый ресурс компьютера) и каждого пользователя Интернета, создавая возможность взять именно то, что нужно, и передать именно туда, куда нужно.

1. Историческая справка

Около 20 лет назад Министерство Обороны США создало сеть,- она называлась ARPAnet. ARPAnet была экспериментальной сетью, - она создавалась для поддержки научных исследований в военно-промышленной сфере, - в частности, для исследования методов построения сетей, устойчивых к частичным повреждениям, получаемым, например, при бомбардировке авиацией и способных в таких условиях продолжать нормальное функционирование. Это требование дает ключ к пониманию принципов построения и структуры Internet. В модели ARPAnet всегда была связь между компьютером-источником и компьютером-приемником (станцией назначения). Сеть предполагалась ненадежной: любая часть сети может исчезнуть в любой момент. Передача данных в сети была организована на основе протокола Internet - IP. Протокол IP - это правила и описание работы сети. Этот свод включает правила налаживания и поддержания связи в сети, правила обращения с IP-пакетами и их обработки, описания сетевых пакетов семейства IP (их структура и т.п.). Пока Международная Организация по Стандартизации (Organization for International Standardization - ISO) тратила годы, создавая окончательный стандарт для компьютерных сетей, пользователи ждать, не желали. Активисты Internet начали устанавливать IP-программное обеспечение на все возможные типы компьютеров. Вскоре это стало единственным приемлемым способом для связи разнородных компьютеров. Такая схема понравилась правительству и университетам, которые проводят политику покупки компьютеров у различных производителей. Каждый покупал тот компьютер, который ему нравился и вправе был ожидать, что сможет работать по сети совместно с другими компьютерами.

Примерно 10 лет спустя после появления ARPAnet появились Локальные Вычислительные Сети (LAN), например, такие как Ethernet и др. Одновременно появились компьютеры, которые стали называть рабочими станциями. На большинстве рабочих станций была установлена операционная система UNIX. Эта ОС имела возможность работы в сети с протоколом Internet (IP). В связи с возникновением принципиально новых задач и методов их решения появилась новая потребность: организации желали подключиться к ARPAnet своей локальной сетью. Примерно в то же время появились другие организации, которые начали создавать свои собственные сети, использующие близкие к IP коммуникационные протоколы. Стало ясно, что все только выиграли бы, если бы эти сети могли общаться все вместе, ведь тогда пользователи из одной сети смогли бы связываться с пользователями другой сети.

Одной из важнейших среди этих новых сетей была NSFNET, разработанная по инициативе Национального Научного Фонда (National Science Foundation - NSF). В конце 80-х NSF создал пять суперкомпьютерных центров, сделав их доступными для использования в любых научных учреждениях. Было создано всего лишь пять центров потому, что они очень дороги даже для богатой Америки. Именно поэтому их и следовало использовать кооперативно. Возникла проблема связи: требовался способ соединить эти центры и предоставить доступ к ним различным пользователям. Сначала была сделана попытка использовать коммуникации ARPAnet, но это решение потерпело крах, столкнувшись с бюрократией оборонной отрасли и проблемой обеспечения персоналом.

Тогда NSF решил построить свою собственную сеть, основанную на IP технологии ARPAnet. Центры были соединены специальными телефонными линиями с пропускной способностью 56 KBPS (7 KB/s). Однако, было очевидно, что не стоит даже и пытаться соединить все университеты и исследовательские организации непосредственно с центрами, т.к. проложить такое количество кабеля - не только очень дорого, но практически невозможно. Поэтому решено было создавать сети по региональному принципу. В каждой части страны заинтересованные учреждения должны были соединиться со своими ближайшими соседями. Получившиеся цепочки подсоединялись к суперкомпьютеру в одной из своих точек, таким образом суперкомпьютерные центры были соединены вместе. В такой топологии любой компьютер мог связаться с любым другим, передавая сообщения через соседей.

Это решение было успешным, но настала пора, когда сеть уже более не справлялась с возросшими потребностями. Совместное использование суперкомпьютеров позволяло подключенным общинам использовать и множество других вещей, не относящихся к суперкомпьютерам. Неожиданно университеты, школы и другие организации осознали, что заимели под рукой море данных и мир пользователей. Поток сообщений в сети (трафик) нарастал все быстрее и быстрее пока, в конце концов, не перегрузил управляющие сетью компьютеры и связывающие их телефонные линии. В 1987 г. контракт на управление и развитие сети был передан компании Merit Network Inc., которая занималась образовательной сетью Мичигана совместно с IBM и MCI. Старая физически сеть была заменена более быстрыми (примерно в 20 раз) телефонными линиями. Были заменены на более быстрые и сетевые управляющие машины.

Процесс совершенствования сети идет непрерывно. Однако, большинство этих перестроек происходит незаметно для пользователей. Включив компьютер, мы не увидем объявления о том, что ближайшие полгода Internet не будет доступна из-за модернизации. Возможно, даже более важно то, что перегрузка сети и ее усовершенствование создали зрелую и практичную технологию.

2. Структура Глобальных сетей

Оператор сети - это компания, которая поддерживает нормальную работу сети.

Провайдер (service provider) - компания, которая оказывает платные услуги абонентам сети. Основными потребителями глобальной сети являются ЛВС, офисные АТС, кассовые терминалы, факсы, хост- компьютеры.

Сеть строится на основе выделенных каналов связи, которые соединяют коммутаторы глобальной сети между собой. Основные типы конечных узлов глобальной сети: отдельные ПК, локальные сети, маршрутизаторы и мультиплексоры, используются для одновременной передаче по сети данных и голоса.

Физическая структуризация сети - конфигурация каналов связи, образованных отдельными участками кабеля. Устройства DCE (Data Circuit terminating Equipment) представляют собой аппаратуру передачи данных по каналам, работающую на физическом уровне. Различают аппаратуру передачи данных по аналоговым и цифровым каналам. Для передачи данных по аналоговым каналам используют модемы различных стандартов, а по цифровым - устройства DSU/CSU.

DTE (Data Terminal Equipment) - это очень широкий класс устройств, которые непосредственно готовят данные для передачи по глобальной сети. DTE представляют собой устройства, работающие на границе между локальными и глобальными сетями и выполняющие протоколы уровней более высоких, чем физический. DTE могут поддерживать только канальные протоколы- такими устройствами являются удаленные мосты, либо протоколы канального и сетевого уровней - тогда они являются маршрутизаторами, а могут поддерживать протоколы всех уровней, включая прикладной- в этом случае их называют шлюзами.

Связь компьютера или маршрутизатора с цифровой выделенной линией осуществляется с помощью пары устройств, обычно выполненных в одном корпусе или же совмещенных с маршрутизатором. Этими устройствами являются: устройство обслуживания данных (Data Service Unit - DSU), и устройство обслуживания канала (Channel Service Unit - CSU). Устройство обслуживания данных DSU преобразует сигналы, поступающие от конечного оборудования данных DTE. Устройство обслуживания канала CSU также выполняет все временные отсчеты, регенерацию сигнала и выравнивание загрузки канала. CSU выполняет более узкие функции, в основном оно занимается созданием оптимальных условий передачи в линии (выравнивание). Эти устройства часто называют, одним словом DSU/CSU.

DTE принимают решения о передаче данных в глобальную сеть, а также выполняют форматирование данных на канальном и сетевом уровнях, а для сопряжения с территориальным каналом используют DCE. Такое распределение функций позволяет гибко использовать одно и тоже устройство DTE для работы с разными глобальными сетями за счет замены только DCE. Устройства DTE и DCE обобщенно называют оборудованием, размещенным на территории абонента глобальной сети - CPE (Customer Premises Equipment). Логическая структуризация сети - это конфигурация информационных потоков между ПК сети.

Перед передачей данных в сети они разбиваются на блоки, которые называются пакеты или кадры. Пакет это основная единица информации в компьютерных сетях. Разбиение на пакеты происходит на прикладном уровне, проходя через все уровни к пакету добавляется информация соответствующая данному уровню. Пакеты состоят из следующих компонентов: адрес источника; передаваемые данные; адрес места назначения; инструкции сетевым компонентам о дальнейшем маршруте пакета; информация ПК получателю, о том, как следует объединить пакеты, чтобы получить данные в исходном виде; информация о проверке на ошибки. Компоненты группируются в 3 раздела: Заголовок, данные, трейлер. Заголовок включает сигнал «говорящий» о том, что передается пакет, адрес источника, адрес места назначения. Данные включают в себя непосредственно передаваемые данные. Размер от 512 байт до 4 Кбайт. Трейлер включает информацию о проверке ошибок.

Маршрут - это последовательность маршрутизаторов, которые должен пройти пакет от отправителя до пункта назначения. Наличие нескольких маршрутов к одному узлу делают возможным передачу трафика параллельно по нескольким каналам связи, это повышает пропускную способность и ее надежность. Задачу выбора маршрута из нескольких возможных решают маршрутизаторы а также конечные узлы. Маршрут выбирается на основании имеющийся у этих устройств информации о текущей конфигурации сети, а также на основании указанного критерия выбора маршрута. Обычно в качестве критерия выступает задержка прохождения маршрута отдельным пакетом или среднепропускная способность маршрута для последовательности пакетов.

3. Адресация в сети.

1. IP-адреса. При взаимодействии компьютеров в сети Интернет ими в качестве адреса используется IP-адрес (группа цифр: 123.123.123.123).

Любой компьютер, подключенный к Интернету и желающий обмениваться информацией с другими компьютерами должен иметь некоторое уникальное имя, или IP -адрес. IP-адрес выглядит примерно так: 127.12.232.56 Как мы видим, это -- четыре 8-разрядных числа (то есть принадлежащих диапазону от 0 до 255 включительно), соединенные точками. IP -адрес имеет длину 4 байта. Какая часть IP -адреса относится к номеру сети, а какая к номеру узла определяется значением первых бит адреса. Значение этих бит является признаками того к какому классу относится тот или иной IP -адрес. Не все числа допустимы в записи IP-адреса: ряд из них используется в служебных целях (например, адрес 127.0.0.1 выделен для обращения к локальной машине -- той, на которой был произведен запрос, а число 255 соответствует широковещательной рассылке в пределах текущей подсети).

Возникает вопрос: ведь компьютеров в Интернете миллионы (а скоро будут миллиарды). Как же мы, простые пользователи, запросив IP-адрес машины, в считанные секунды с ней соединяемся? Как "он" узнает, где на самом деле расположен компьютер и устанавливает с ним связь, а в случае неверного адреса адекватно на это реагирует? Вопрос актуален, поскольку машина, с которой, например мы собираемся связаться, вполне может находиться за океаном, и путь к ней пролегает через множество промежуточных серверов. В деталях вопрос определения пути к адресату довольно сложен. Однако достаточно нетрудно представить себе общую картину, точнее, некоторую ее модель. Предположим, что есть 1 миллиард компьютеров, каждый из которых напрямую соединен с 11 (к примеру) другими через кабели. Получается этакая паутина из кабелей. Кстати, это объясняет, почему одна из наиболее популярных служб Интернета базирующаяся на протоколе HTTP, названа WWW (World Wide Web, или Всемирная паутина).

В реальности применяются всевозможные внутренние таблицы, которые позволяют компьютеру "знать", где конкретно располагаются некоторые ближайшие его соседи. То есть любая машина в сети имеет информацию о том, через какие узлы должен пройти сигнал, чтобы достигнуть самого близкого к ней адресата -- а если не обладает этими знаниями, то получает их у ближайшего соседа в момент загрузки операционной системы. Разумеется, размер таких таблиц ограничен и они не могут содержать маршруты до всех машин в Интернете (хотя в самом начале развития Интернета, когда компьютеров в сети было немного, именно так и обстояло дело).

Итак, допустим, мы сидим за компьютером номер 1 и желаем соединиться с машиной 10 с таким-то IP-адресом. Наш компьютер рассылает в одиннадцать сторон запрос, чтобы узнать у других компьютеров IP-адрес нужного нам ПК и ждет, что ему ответят. Каждый из компьютеров окружения действует по точно такому же плану. Он спрашивает у своих соседей, не слышали ли они чего о компьютере 10. В действительности дело обстоит куда сложнее. Отличия от представленной схемы частично заключаются в том, что компьютеру совсем не обязательно " запрашивать " всех своих соседей -- достаточно ограничиться только некоторыми из них. Для убыстрения доступа все возможные IP- адреса делятся на четыре группы -- так называемые адреса подсетей классов A, B, C и D.

Класс А: если адрес начинается с 1, то адрес относится к классу А. Номер сети занимает 1 байт, номер узла 3 байта. Максимальное число узлов 224. (с 1.0.0.0. до 126.0.0.0.)

Класс В: если адрес начинается с 128, то адрес относится к классу В. Номер сети занимает 2 байта, номер узла 2 байта. Максимальное число узлов 216. (с 128.0.0.0. до 191.255.0.0.)

Класс С: если адрес начинается с 192, то адрес относится к классу С. Номер сети занимает 3 байта, номер узла 1 байт. Максимальное число узлов 28. (с 192.0.0.0. до 223.255.255.0.)

Класс D: если адрес начинается с 224, то адрес относится к классу D. (с 224.0.0.0. до 239.255.255.255.) Если пакет имеет место назначения класса D, то такой пакет получают все узлы имеющие данный адрес.

Класс E: если адрес начинается с 240, то адрес относится к классу E. (с 240.0.0.0. до 247.255.255.255.) Адреса этого класса зарезервированы для будущего использования.

2. Доменная система имен (DNS). Для перехода к более удобной форме адресации, а так же для решения многих технологических задач, была введена доменная система имен. Одной из функций DNS является преобразование доменного имени в IP-адрес и наоборот. Конечному пользователю доменная система имен позволяет для нахождения ресурсов в сети Интернет использовать буквенные адреса.

DNS была задумана, как иерархическая структура. На первом уровне имя национального домена (RU, UA и т.д.) или домена общего использования (COM, NET и т.д.). На втором уровне имя, определяющее географическую привязку ресурса (msk, nsk, spb и т.д.), на третьем наименование организации или что-то подобное, на четвертом уровне имя компьютера или еще более глубокая структуризация, например название подразделения в организации. Т.е. в "технологическом" идеале наш адрес выглядеть должен был бы так: компьютер.подразделение.организация.город.ru

Пользователи просчитали иерархическую структуру имени не совсем удобной для запоминаемости их информационных ресурсов и по факту практически все доменные имена стали регистрировать как домены второго уровня. Большое количество доменов второго уровня привело к тому, что стало трудно найти свободное, удобное и запоминающееся доменное имя для нового проекта.

В настоящее время зарегистрировано: в COM ~20000000, в NET ~7000000, в DE~6000000, в RU ~200000 доменных имен. Средняя длина доменного имени в разных доменах отличается (COM - 12 символов, RU - 7 символов). Домены COM и NET используют в основном в странах, где английский язык является родным языком, и использование в домене длинного полного наименования организации или полного текста товарного знака не приводит у пользователей ни к каким трудностям. Россияне в домене RU пытаются использовать транслитерированные аббревиатуры от названий организаций, что не всегда бывает удобно, т.к. однозначно транслетирировать русские буквы получается очень редко.

3. Русскоязычные домены (адреса). Уже сейчас пользователи начали пытаться использовать в качестве адресов русские слова. Такие адреса широко используются в рекламе (точка.ru, куда.ru, газета.ru, утро.ru). Иногда попадаются варианты, даже работающие в интернете: охрана.ru (латинскими буквами). Появление возможности использования в адресе символов кириллицы дает новые возможности в формировании узнаваемых и легко запоминающихся адресов (дикая-орхидея.ru, квартирный-вопрос.ru). По мере проникновения Интернет в нашу жизнь русскоязычные адреса будут все более и более востребованы. Появление возможности использования русскоязычной адресации является закономерным продолжением русификации российских информационных ресурсов.

После введения в домене RU возможности регистрации доменов на русском языке предположительно в течение года 10 - 25% регистраций от общего количества доменов в домене RU, далее по мере расширения аудитории пользователей Интернет преобладание должно перейти на сторону русскоязычных доменов.

4. Сетевые протоколы

4.1 Межсетевые протоколы

Протокол IP

Протокол IP (Internet Protocol) используется как в глобальных распределенных системах, например в сети Интернет, так и в локальных сетях. Впервые протокол IP применялся еще в сети ArpaNet, являвшейся предтечей современного Интернета, и с тех пор он уверенно удерживает позиции в качестве одного из наиболее распространенных и популярных протоколов межсетевого уровня.

Поскольку межсетевой протокол IP является универсальным стандартом, он нередко применяется в так называемых составных сетях, то есть сетях, использующих различные технологии передачи данных и соединяемых между собой посредством шлюзов. Этот же протокол «отвечает» за адресацию при передаче информации в сети. IP-адрес состоит из четырех десятичных идентификаторов, или октетов, по одному байту каждый, разделенных точкой. Левый октет указывает тип локальной интрасети (под термином «интрасеть» (intranet) здесь понимается частная корпоративная или домашняя локальная сеть, имеющая подключение к Интернету), в которой находится искомый компьютер. В рамках данного стандарта различается несколько подвидов интрасетей, определяемых значением первого октета. Это значение характеризует максимально возможное количество подсетей и узлов, которые может включать такая сеть. В табл. 2.1 приведено соответствие классов сетей значению первого октета IP-адреса.

Таблица 4.1. Соответствие классов сетей значению первого октета IP-адреса

Адреса класса А используются в крупных сетях общего пользования, поскольку позволяют создавать системы с большим количеством узлов. Адреса класса В, как правило, применяют в корпоративных сетях средних размеров, адреса класса С -- в локальных сетях небольших предприятий. Для обращения к группам машин предназначены широковещательные адреса класса D, адреса класса Е пока не используются: предполагается, что со временем они будут задействованы с целью расширения стандарта. Значение первого октета 127 зарезервировано для служебных целей, в основном для тестирования сетевого оборудования, поскольку IP-пакеты, направленные на такой адрес, не передаются в сеть, а ретранслируются обратно управляющей надстройке сетевого программного обеспечения как только что принятые. Кроме того, существует набор так называемых «выделенных» IP-адресов, имеющих особое значение. Эти адреса приведены в табл. 2.2.

Таблица 4.2. Значение выделенных IP-адресов

Хостом принято называть любой подключенный к Интернету компьютер независимо от его назначения.

IP-адрес каждого компьютера, работающего как в локальной сети, так и в глобальных вычислительных системах, должен быть уникален. Централизованным распределением IP-адресов в локальных сетях занимается государственная организация -- Стенфордский международный научно-исследовательский институт (Stanford Research Institute, SRI International), расположенный в самом сердце Силиконовой долины -- городе Мэнло-Парк, штат Калифорния, США. Услуга по присвоению новой локальной сети IP-адресов бесплатная, и занимает она приблизительно неделю. Связаться с данной организацией можно по адресу SRI International, Room EJ210, 333 Ravenswood Avenue, Menlo Park, California 94025, USA, no телефону в США 1-800-235-3155 или по адресу электронной почты, который можно найти на сайте http://www.sri.com. Однако большинство администраторов небольших локальных сетей, насчитывающих 5--10 компьютеров, назначают IP-адреса подключенным к сети машинам самостоятельно, исходя из правил адресации в IP-сетях. Такой подход вполне имеет право на жизнь, но вместе с тем произвольное назначение IP-адресов может стать проблемой, если в будущем такая сеть будет соединена с другими локальными сетями или в ней будет организовано прямое подключение к Интернету. В данном случае случайное совпадение нескольких IP-адресов может привести к весьма неприятным последствиям, например к ошибкам в маршрутизации передаваемых по сети данных или отказу в работе всей сети в целом. Небольшие локальные сети, насчитывающие ограниченное количество компьютеров, должны запрашивать для регистрации адреса класса С. При этом каждой из таких сетей назначаются только два первых октета IP-адреса, например 197.112.Х.Х, на практике это означает, что администратор данной сети может создавать подсети и назначать номера узлов в рамках каждой из них произвольно, исходя из собственных потребностей. Большие локальные сети, использующие в качестве базового межсетевой протокол IP, нередко применяют чрезвычайно удобный способ структуризации всей сетевой системы путем разделения общей IP-сети на подсети. Для того чтобы программное обеспечение могло автоматически выделять номера конкретных компьютеров из используемых в данной сетевой системе IP-адресов, применяются так называемые маски подсети. Принцип, по которому осуществляется распознавание номеров узлов в составе IP-адреса, достаточно прост: биты маски подсети, обозначающие номер самой IP-сети, должны быть равны единице, а биты, определяющие номер узла, -- нулю. Именно поэтому в большинстве локальных IP-сетей класса С в качестве маски подсети принято значение 255.255.255.0: при такой конфигурации в состав общей сети может быть включено до 256 подсетей, в каждой из которых работает до 254 компьютеров. В ряде случаев это значение может изменяться, например, если возникла необходимость использовать в составе сети количество подсетей большее, чем 256, можно использовать маску подсети формата 255.255.255.195. В этой конфигурации сеть может включать до 1024 подсетей, максимальное число компьютеров в каждой из которых не должно превышать 60.

В локальных сетях, работающих под управлением межсетевого протокола IP, помимо обозначения IP-адресов входящих в сеть узлов принято также символьное обозначение компьютеров: например, компьютер с адресом 192.112.85.7 может иметь сетевое имя Localhost. Таблица соответствий IP-адресов символьным именам узлов содержится в специальном файле hosts, хранящемся в одной из системных папок; в частности, в операционной системе Microsoft Windows XP этот файл можно отыскать в папке flKCK:\Windows\system32\drivers\etc\. Синтаксис записи таблицы сопоставлений имен узлов локальной сети IP-адресам достаточно прост: каждый элемент таблицы должен быть расположен в новой строке, IP-адрес располагается в первом столбце, а за ним следует имя компьютера, при этом IP-адрес и имя должны быть разделены как минимум одним пробелом. Каждая из строк таблицы может включать произвольный комментарий, обозначаемый символом #. Пример файла hosts приведен ниже:

192.112.85.7 localhost # этот компьютер 192.112.85.1 server # сервер сети 192.112.85.2 director # компьютер приемной директора 192.112.85.5 admin # компьютер системного администратора

Как правило, файл hosts создается для какой-либо конкретной локальной сети, и его копия хранится на каждом из подключенных к ней компьютеров. В случае, если один из узлов сети имеет несколько IP-адресов, то в таблице соответствий обычно указывается лишь один из них, вне зависимости от того, какой из адресов реально используется. При получении из сети IP-пакета, предназначенного для данного компьютера, протокол IP сверится с таблицей маршрутизации и на основе анализа заголовка IP-пакета автоматически опознает любой из IP-адресов, назначенных данному узлу. Помимо отдельных узлов сети собственные символьные имена могут иметь также входящие в локальную сеть подсети. Таблица соответствий IP-адресов именам подсетей содержится в файле networks, хранящемся в той же папке, что и файл hosts. Синтаксис записи данной таблицы сопоставлений несколько отличается от предыдущего, и в общем виде выглядит следующим образом: <сетевяе имя> <номер сети> [псевдонимы...] [#<конментарий>] где сетевое имя -- имя, назначенное каждой подсети, номер сети -- часть IP-адреса подсети (за исключением номеров более мелких подсетей, входящих в данную подсеть, и номеров узлов), псевдонимы -- необязательный параметр, указывающий на возможные синонимы имен подсетей: они используется в случае, если какая-либо подсеть имеет несколько различных символьных имен; и, наконец, комментарий -- произвольный комментарий, поясняющий смысл каждой записи. Пример файла networks приведен ниже:

loopback 127 marketing 192.112.85 # отдел маркетинга buhgalteria 192.112.81 # бухгалтерия workshop 192.112.80 # сеть производственного цеха workgroup 192.112.10 localnetwork # основная рабочая группа

Файлы hosts и networks не оказывают непосредственного влияния на принципиальный механизм работы протокола IP и используются в основном прикладными программами, однако они существенно облегчают настройку и администрирование сети.

Протокол IPX

Протокол IPX (Internet Packet Exchange) является межсетевым протоколом, используемым в локальных сетях, узлы которых работают под управлением операционных систем семейства Nowell Netware. Данный протокол обеспечивает передачу дейтаграмм в таких сетях без организации логического соединения -- постоянного двустороннего обмена данными между двумя узлами сети, которое организуется протоколом транспортного уровня. Разработанный на основе технологий Nowell, этот некогда популярный протокол в силу несовместимости с чрезвычайно распространенным стеком протоколов TCP/IP в настоящее время медленно, но верно утрачивает свои позиции. Как и межсетевой протокол IP, IPX способен поддерживать широковещательную передачу данных посредством дейтаграмм длиной до 576 байт, 30 из которых занимает заголовок пакета. В сетях IPX используются составные адреса узлов, состоящих из номера сети, адреса узла и адреса прикладной программы, для которой предназначен передаваемый пакет информации, который также носит наименование гнезда или сокета. Для обеспечения обмена данными между несколькими сетевыми приложениями в многозадачной среде на узле, работающем под управлением протокола IPX, должно быть одновременно открыто несколько сокетов. Поскольку в процессе трансляции данных протокол IPX не запрашивает подтверждения получения дейтаграмм, доставка данных в таких сетях не гарантируется, и потому функции контроля над передачей информации возлагаются на сетевое программное обеспечение. Фактически IPX обеспечивает только инкапсуляцию транслируемых по сети потоков данных в дейтаграммы, их маршрутизацию и передачу пакетов протоколам более высокого уровня. Протоколам канального уровня IPX передает пакеты данных, имеющие следующую логическую структуру:

· контрольная сумма, предназначенная для определения целостности передаваемого пакета (2 байта);

· указание на длину пакета (2 байта);

· данные управления транспортом (1 байт);

· адрес сети назначения (4 байта);

· адрес узла назначения (6 байт);

· номер сокета назначения (2 байта);

· адрес сети-отправителя (4 байта);

· адрес узла-отправителя (6 байт);

· номер сокета-отправителя (2 байта);

· передаваемая информация (0-546 байт).

Протоколы канального уровня размещают этот пакет внутри кадра сети и передают его в распределенную вычислительную систему.

4.2 Транспортные протоколы

Протоколы транспортного уровня обеспечивают контроль над передачей данных между межсетевыми протоколами и приложениями уровня операционной системы. В настоящее время в сетях наиболее распространено несколько разновидностей транспортных протоколов.

Протокол TCP

Протокол IP позволяет только транслировать данные. Для того чтобы управлять этим процессом, служит протокол TCP (Transmission Control Protocol), опирающийся на возможности протокола IP.

Протокол TCP дробит информацию на несколько частей, присваивает каждой части номер, по которому данные впоследствии можно будет соединить воедино, добавляет к ней «служебную» информацию и укладывает все это в отдельный «IP-конверт». Далее этот «конверт» отправляется по сети -- ведь протокол межсетевого уровня умеет обрабатывать подобную информацию. Поскольку в такой схеме протоколы TCP и IP тесно связаны, их часто объединяют в одно понятие: TCP/IP. Размер передаваемых в Интернете TCP/IP-пакетов составляет, как правило, от 1 до 1500 байт, что связано с техническими характеристиками сети.

Проблемы потери информации характерны и для компьютерных сетей. В сетевых системах решением этих проблем занимается протокол TCP. Если какой-либо пакет данных не был доставлен получателю во время, TCP повторяет пересылку до тех пор, пока информация не будет принята корректно и в полном объеме.

В действительности данные, передаваемые по электронным сетям, не только теряются, но зачастую искажаются из-за помех на линиях связи. Встроенные в TCP алгоритмы контроля корректности передачи данных решают и эту проблему. Одним из самых известных механизмов контроля правильности пересылки информации является метод, согласно которому в заголовок каждого передаваемого пакета записывается некая контрольная сумма, вычисленная компьютером-отправителем. Компьютер-получатель по аналогичной системе вычисляет контрольную сумму и сравнивает ее с числом, имеющимся в заголовке пакета. Если цифры не совпадают, TCP пытается повторить передачу.

Следует отметить также, что при отправке информационных пакетов протокол TCP требует от компьютера-получателя подтверждения приема информации. Это организуется путем создания временных задержек при приеме-передаче -- тайм-аутов, или ожиданий. Тем временем отправитель продолжает пересылать данные. Образуется некий объем уже переданных, но еще не подтвержденных данных. Иными словами, TCP организует двунаправленный обмен информацией, что обеспечивает более высокую скорость ее трансляции.

При соединении двух компьютеров их модули TCP следят за состоянием связи. При этом само соединение, посредством которого осуществляется обмен данными, носит название виртуального или логического канала. Фактически протокол TCP является неотъемлемой частью стека протоколов TCP/IP, и именно с его помощью реализуются все функции контроля над передачей информации по сети, а также задачи ее распределения между клиентскими приложениями.

Протокол SPX

В точности так же, как протокол TCP для IP-сетей, для сетей, построенных на базе межсетевого протокола IPX, транспортным протоколом служит специальный протокол SPX (Sequenced Pocket eXchange). В таких сетях протокол SPX выполняет следующий набор функций:

· инициализация соединения;

· организация виртуального канала связи (логического соединения);

· проверка состояния канала;

· контроль передачи данных;

· разрыв соединения.

Поскольку транспортный протокол SPX и межсетевой протокол IPX тесно связаны между собой, их нередко объединяют в общее понятие -- семейство протоколов IPX/SPX. Поддержка данного семейства протоколов реализована не только в операционных системах семейства Nowell Netware, но и в ОС Microsoft Windows 9x/Me/NT/2000/XP, Unix/Linux и OS/2.

Протоколы NetBIOS/NetBEUI

Разработанный компанией IBM транспортный протокол NetBIOS (Network Basic Input/Output System) является базовым протоколом для локальных сетей, работающих под управлением операционных систем семейств Nowell Netware и OS/2, однако его поддержка реализована также и в ОС Microsoft Windows, и в некоторых реализациях Unix-совместимых операционных систем. Фактически можно сказать, что данный протокол работает сразу на нескольких логических уровнях стека протоколов: на транспортном уровне он организует интерфейс между сетевыми приложениями в качестве надстройки над протоколами IPX/SPX, на межсетевом -- управляет маршрутизацией дейтаграмм, на канальном уровне -- организует обмен сообщениями между различными узлами сети.

В отличие от других протоколов, NetBIOS осуществляет адресацию в сетях на основе уникальных имен узлов и практически не требует настройки, благодаря чему остается весьма привлекательным для системных администраторов, управляющих сетями с небольшим числом компьютеров. В качестве имен хостов протоколом NetBIOS используются значащие последовательности длиной в 16 байт, то есть каждый узел сети имеет собственное уникальное имя (permanent name), которое образуется из сетевого адреса машины с добавлением десяти служебных байтов. Кроме этого, каждый компьютер в сетях NetBIOS имеет произвольное символьное имя, равно как произвольные имена могут иметь логические*рабочие группы, объединяющие несколько работающих совместно узлов -- такие имена могут назначаться и удаляться по желанию системного администратора. Имена узлов служат для идентификации компьютера в сети, имена рабочих групп могут служить, в частности, для отправки данных нескольким компьютерам группы или для обращения к целому ряду сетевых узлов одновременно.

При каждом подключении к распределенной вычислительной системе протокол NetBIOS осуществляет опрос локальной сети для проверки уникальности имени узла; поскольку несколько узлов сети могут иметь идентичные групповые имена, определение уникальности группового имени не производится.

Специально для локальных сетей, работающих на базе стандарта NetBIOS, корпорацией IBM был разработан расширенный интерфейс для этого протокола, который получил название NetBEUI (NetBIOS Extended User Interface). Этот протокол рассчитан на поддержку небольших локальных сетей, включающих не более 150-200 машин, и по причине того, что данный протокол может использоваться только в отдельных сегментах локальных сетей (пакеты NetBEUI не могут транслироваться через мосты -- устройства, соединяющие несколько локальных сетей, нередко использующих различную среду передачи данных или различную топологию), этот стандарт считается устаревшим и более не поддерживается операционной системой Microsoft Windows XP, хотя его поддержка имеется в ОС семейства Windows 9х/МЕ/2000.

4.3 Прикладные протоколы

Протоколы прикладного уровня служат для передачи информации конкретным клиентским приложениям, запущенным на сетевом компьютере. В IP-сетях протоколы прикладного уровня опираются на стандарт TCP и выполняют ряд специализированных функций, предоставляя пользовательским программам данные строго определенного назначения. Ниже мы кратко рассмотрим несколько прикладных протоколов стека TCP/IP.

Протокол FTP

Как следует из названия, протокол FTP (File Transfer Protocol) предназначен для передачи файлов через Интернет. Именно на базе этого протокола реализованы процедуры загрузки и выгрузки файлов на удаленных узлах Всемирной Сети. FTP позволяет переносить с машины па машину не только файлы, но и целые папки, включающие поддиректории на любую глубину вложений. Осуществляется это путем обращения к системе команд FTP, описывающих ряд встроенных функций данного протокола.

Протоколы РОРЗ и SMTP

Прикладные протоколы, используемые при работе с электронной почтой, называются SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) и РОРЗ (Post Office Protocol), первый «отвечает» за отправку исходящей корреспонденции, второй -- за доставку входящей.

В функции этих протоколов входит организация доставки сообщений e-mail и передача их почтовому клиенту. Помимо этого, протокол SMTP позволяет отправлять несколько сообщений в адрес одного получателя, организовывать промежуточное хранение сообщений, копировать одно сообщение для отправки нескольким адресатам. И РОРЗ, и SMTP обладают встроенными механизмами распознавания адресов электронной почты, а также специальными модулями повышения надежности доставки сообщений.

Протокол HTTP

Протокол HTTP (Hyper Text Transfer Protocol) обеспечивает передачу с удаленных серверов на локальный компьютер документов, содержащих код разметки гипертекста, написанный на языке HTML или XML, то есть веб-страниц. Данный прикладной протокол ориентирован прежде всего на предоставление информации программам просмотра веб-страниц, веб-браузерам, наиболее известными из которых являются такие приложения, как Microsoft Internet Explorer и Netscape Communicator.

Именно с использованием протокола HTTP организуется отправка запросов удаленным http-серверам сети Интернет и обработка их откликов; помимо этого HTTP позволяет использовать для вызова ресурсов Всемирной сети адреса стандарта доменной системы имен (DNS, Domain Name System), то есть обозначения, называемые URL (Uniform Resource Locator) вида http:/ /www.domain.zone/page.htm (.html).

Протокол TELNET

Протокол TELNET предназначен для организации терминального доступа к удаленному узлу посредством обмена командами в символьном формате ASCII. Как правило, для работы с сервером по протоколу TELNET на стороне клиента должна быть установлена специальная программа, называемая telnet-клиентом, которая, установив связь с удаленным узлом, открывает в своем окне системную консоль операционной оболочки сервера. После этого вы можете управлять серверным компьютером в режиме терминала, как своим собственным (естественно, в очерченных администратором рамках). Например, можно изменять, удалять, создавать, редактировать файлы и папки, а также запускать на исполнение программы на диске серверной машины, можно просматривать содержимое папок других пользователей. Какая бы операционная система ни использовалась, протокол Telnet позволит общаться с удаленной машиной «на равных». Например, вы без труда можно открыть сеанс UNIX на компьютере, работающем под управлением MS Windows.

Протокол UDP

Прикладной протокол передачи данных UDP (User Datagram Protocol) используется на медленных линиях для трансляции информации как дейтаграмм.

Дейтаграмма содержит полный комплекс данных, необходимых для ее отсылки и получения. При передаче дейтаграмм компьютеры не занимаются обеспечением стабильности связи, поэтому следует принимать особые меры для обеспечения надежности.

Схема обработки информации протоколом UDP, в принципе, такая же, как и в случае с TCP, но с одним отличием: UDP всегда дробит информацию по одному и тому же алгоритму, строго определенным образом. Для осуществления связи с использованием протокола UDP применяется система отклика: получив UDP-пакет, компьютер отсылает отправителю заранее обусловленный сигнал. Если отправитель ожидает сигнал слишком долго, он просто повторяет передачу.

На первый взгляд может показаться, что протокол UDP состоит сплошь из одних недостатков, однако есть в нем и одно существенное достоинство: прикладные интернет-программы работают с UDP в два раза быстрее, чем с его более высокотехнологичным собратом TCP.

4.4 Сквозные протоколы и шлюзы

Интернет -- это единая глобальная структура, объединяющая на сегодня около 13 000 различных локальных сетей, не считая отдельных пользователей. Раньше все сети, входившие в состав Интернета, использовали сетевой протокол IP. Однако настал момент, когда пользователи локальных систем, не использующих IP, тоже попросились в лоно Интернета. Так появились шлюзы.

Поначалу через шлюзы транслировалась только электронная почта, но вскоре пользователям и этого стало мало. Теперь посредством шлюзов можно передавать любую информацию -- и графику, и гипертекст, и музыку, и даже видео. Информация, пересылаемая через такие сети другим сетевым системам, транслируется с помощью сквозного протокола, обеспечивающего беспрепятственное прохождение IP-пакетов через не IP-сеть

5. Практическое задание

5.1 Описание среды разработки

VBA (Visual Basic for Applications - визуальный бейсик для приложений) это язык программирования, с помощью которого можно составлять программы, которые выполняются в среде определенного приложения. Есть VBA для Word, Excel, Access, PowerPoint, Visio, Outlook, CorelDraw, Open Office и множества других программ. Программа, написанная в среде VBA для Excel, работает только в том случае, если запущена программа Excel, написанная в среде VBA for Word - только при работающей программе Word и так далее.

Программный код нужно писать либо в модуле текущего документа, либо в модуле формы. Для начала работы выберите следующие пункты меню: Сервис-Макрос-Редактор Visual Basic. Далее в окне Project Explorer (оно приведено на рисунке ниже) выделите имя вашего документа и вставьте новый модуль (Insert - Module), щелкните на имя модуля (по умолчанию Модуль1) и можете начинать писать код. Код оформляется в виде макросов (подпрограмм), в одном модуле может быть несколько макросов.

(Рис. 1.)

Запустить написанную программу в Excel, можно выбрав: Сервис - Макрос - Макросы в списке выбрать имя макроса и нажать кнопку: Выполнить. Второй способ - это поместить кнопку на панель кнопок и запускать путем нажатия на нее. С помощью кнопки можно запустить только макрос. Для этого щелкните правой кнопкой мыши по панели инструментов, выберите пункт Настройка, в появившемся окне выберите вкладку Программы, в окне Категории выберите Макросы, и из окна Команды мышкой перетащите на панель инструментов нужный макрос. Вы можете изменить название и рисунок кнопки, щелкнув на нее правой кнопкой мыши и выбрав соответствующую команду из контекстного меню. Важно - в поле Сохранить в должно быть имя Вашего текущего документа!

Для того чтобы создать макрос нужно в Редактор Visual Basic вызвать контекстное меню в окне Project Explorer, выбрать пункт Insert - Module (рис.1.). Создать модуль можно и другим способом: в Редактор Visual Basic выбрать пункт меню Insert-Module (рис.2.).

(рис.2.) (рис.3.)

В модуле можно записать программный код на создание макроса (рис.4.).

(рис.4.)

5.2 Постановка задачи

Разработать функцию и форму пользователя для вычисления годовой процентной ставки по кредиту, взятого на определенный срок при известных сумме долга и сумме, подлежащий возврату.

5.3 Описание выполнения задания

При запуске программы выходит диалоговое окно, в котором необходимо ввести сумму кредита, сумму к возврату, срок кредита (см. Приложение 1, Рис.1.). При этом в коде программы прописано условие (см. программный код), при котором программа работает только в том случае, если введенное значение суммы кредита, суммы к возврату и срока кредита больше «0», и если сумма к возврату больше суммы кредита. Если же условия не выполняются, тогда выходит сообщение об ошибке (см. Приложение 1, Рис.2.) На форме есть кнопка «Очистить», которая очищает все поля.

5.4 Программный код

Dim vrtP As Variant 'объявление переменной P для хранения значения суммы кредита

Dim vrtS As Variant 'объявление переменной S для хранения значения суммы подлежащей возврату

Dim vrtT As Variant 'объявление переменной Т для хранения значения срока кредита

Dim vrtI As Variant 'объявление переменной I для подсчета и хранения значения годовой процентной ставки по кредиту

Private Sub Cmd_Click() 'Процедура подсчета годовой процентной ставки при нажатии на кнопку

vrtP = Val(TextBox1.Text) 'В переменную vrtP присваивается значение текстового поля TextBox1

vrtS = Val(TextBox2.Text) 'В переменную vrtS присваивается значение текстового поля TextBox2

vrtT = Val(TextBox3.Text) 'В переменную vrtT присваивается значение текстового поля TextBox3

If vrtP = 0 Or vrtP < 0 Then 'Проверка условия, если значение переменной vrtP больше или равно 0

MsgBox ("Chislo dolzno bit' bol'she 0!") ' Если условие выполняется выходит сообщение об ошибке

Else 'Иначе

If vrtS = 0 Or vrtS < 0 Then 'Проверка условия, если значение переменной vrtS больше или равно 0

MsgBox ("Chislo dolzno bit' bol'she 0!") 'Если условие выполняется выходит сообщение об ошибке

End If 'Конец Условия

If vrtT = 0 Or vrtT < 0 Then 'Проверка условия, если значение переменной vrtT больше или равно 0

MsgBox ("Chislo dolzno bit' bol'she 0!") 'Если условие выполняется выходит сообщение об ошибке

End If 'Конец Условия

If vrtP >= vrtS Then 'Проверка условия, если значение переменной vrtP больше или равно значению переменной vrtS

MsgBox ("Summa k vozvratu dolzna bit' bol'she summi kredita!") 'Если условие выполняется выходит сообщение об ошибке

Else 'Иначе

vrtI = (vrtS - vrtP) / vrtP * vrtT 'Подсчет переменной vrtI

TextBox4.Text = vrtI 'Значение переменной vrtI присваивается в поле TextBox4

End If 'Конец Если

End If 'Конец Если

End Sub 'Конец процедуры

Private Sub Cmd1_Click() 'Процедура очистки полей при нажатии на кнопку

TextBox1.Text = " " 'Очистка текстового поля TextBox1

TextBox2.Text = "" 'Очистка текстового поля TextBox2

TextBox3.Text = "" 'Очистка текстового поля TextBox3

TextBox4.Text = "" 'Очистка текстового поля TextBox4

End Sub 'Конец процедуры

Заключение

Возможности Internet настолько широки, насколько у человека только может хватить фантазии. Сетевая технология уже серьезно зарекомендовала себя в качестве наилучшего источника информации на западе и стремительно развивается в станах бывшего Советского Союза. Например в России в минувшем году Internet получила развитие в 400%, на Украине -- только 300%. Число пользователей Интернет постоянно растет. По мнению и глубокому убеждению генерального директора компании Microsoft Била Гейтса мировое сообщество в начале 21 столетия, стремительно движется к неизбежному перерождению в сетевое уже через 5-10 лет. Поэтому особо важно именно сегодня обратить свое внимание к данной технологической перспективе, и постараться сделать все возможное для интеграции Internet в сферу образования.

Список используемой литературы:

1. С. Симонович, Г. Евсеев, А. Алексеев; Общая информатика, Издательство ООО «АСТ Пресс- книга», М. 2002.

2. В.П. Леонтьев, Персональный компьютер, Издательство «Олма-Пресс», М. 2004

3. Могилев А.В., Пак Н.И., Хёллер Е.К., под редакцией Хёллера. Информатика: Учебное пособие для студентов пед. вузов/ М. 1999.

4. перевод с английского А. Матросова. Visual Basic 6.0: наиболее полное руководство для профессиональной работы в среде Visual Basic 6.0 / БВХ-Петербург, 2003.

5. Материалы из Интернет источников.

Приложение

Рис.1 Форма «Процентная ставка по кредиту»

Рис.2 Сообщения об ошибке