Компьютерные сети

Как вы уже, наверное, знаете, сеть — это совокупность объектов, имеющих определенные общие признаки и определенным образом связанных между собой. Эта связь может быть непосредственной или опосредованной. Объекты объединяются в сети для экономии ресурсов. Компьютеры также могут образовывать сети. Компьютерная сеть — это совокупность компьютеров, объединенных каналами связи и обеспеченных коммуникационным оборудованием и программным обеспечением для совместного использования данных и оборудования.

Компьютеры в сети отличаются по функциям, которые они выполняют. Компьютер, который предоставляет ресурсы в сеть, называют сервером, компьютер, эти ресурсы использует, — клиентом (или рабочей станцией). Наибольшей глобальной компьютерной сетью является Интернет. Она предоставляет пользователям всего мира возможности общения, поиска и просмотра информационных материалов на своих ресурсах.

Какие бывают компьютерные сети?

Компьютеры в сети могут соединяться между собой по-разному, в зависимости от типа компьютеров, расстояния, на котором они находятся, и функций, которые на них возлагаются. Поэтому различают следующие виды сетей:

Вид сети	Cвойства
Локальные компьютерные сети (англ. Local Area Networks — LAN)	Сосредоточенные на территории радиусом не более 1-2 км, локальные компьютерные сети построены с использованием дорогих высококачественных линий связи, позволяющих достигать высоких скоростей обмена данными порядка 10000 Мбит/с, данные передаются в цифровом формате, то есть в форме, в которой они хранятся и обрабатываются в компьютере.
Глобальные компьютерные сети (англ. Wide Area Networks — WAN)	Объединяют компьютеры, рассредоточенные на расстоянии сотен и тысяч километров. Более низкие, чем в локальных сетях, скорости передачи данных (единицы и десятки мегабит в секунду). Форма передачи данных по глобальным сетям не совпадает с формой их представления в памяти компьютера. Поэтому для подключения компьютера к глобальной сети необходимо иметь устройство, например оптический модем, который осуществляет преобразование данных на входе и выходе компьютера. Для устойчивой передачи дискретных данных применяются более сложные методы и оборудование, чем в локальных сетях.
Беспроводные локальные компьютерные сети (англ. Wireless Local Area Network — WLAN)	Локальные сети на основе технологии беспроводной связи Wi-Fi, основанной на стандартах IEEE 802.11. Такая сеть связывает два или более устройств с помощью беспроводной связи для формирования локальной сети (LAN) в пределах ограниченной области, например дома, в школе, в компьютерной лаборатории, учебном заведении, офисном или общественном здание и т.д. Это дает пользователям возможность передвигаться по территории сохраняя подключение к сети. Через шлюз WLAN также может обеспечить подключение сети Интернет. Беспроводные локальные сети стали популярными для использования в домашних условиях из-за простоты установки и использования. Они также популярны в коммерческих объектах, которые предлагают беспроводной доступ своим сотрудникам и клиентам.
Региональные компьютерные сети (англ. Metropolitan Area Networks — MAN)	Занимают промежуточное положение между локальными и глобальными сетями. При достаточно больших расстояниях между узлами (десятки километров) они качественные линии связи и достигают высоких скоростей обмена, иногда даже более высоких, чем в классических локальных сетях. Как и в случае локальных сетей, при построении сети уже имеющиеся линии связи не используются, а прокладываются заново.
Персональные компьютерные сети (англ. Personal Area Network — PAN)	Объединяет персональное электронное оборудование пользователя (телефоны, карманные персональные компьютеры, ноутбуки, гарнитуры и т.д.) преимущественно через беспроводную связь Bluetooth или Wi-Fi, предусматривает ограниченное количество абонентов (до 8 участников) и небольшой радиус действия (до 30 м )
Нательная компьютерная сеть (Body Area Network — BAN)	Объединяет надеваемые или имплантированные компьютерные устройства, такие как умные часы, мониторы пульса и давления, умные кардиостимуляторы и т.п. Особое внимание уделяется надежности и бесперебойности связи медицинских приборов.

Компьютерные сети могут соединять различное количество компьютеров и охватывать различные по величине территории. Сеть, соединяющая компьютеры, расположенные в пределах кабинета, помещения, одного или нескольких домов, называют локальной. Локальные сети создаются в учебных заведениях, банках, других организациях. В локальной сети может быть от двух до нескольких сотен компьютеров. Главной особенностью локальной сети сравнительно короткие, скоростные, качественные линии связи.

Локальные компьютерные сети

Локальные сети (Local Area Network — LAN) состоят из компьютеров, сосредоточенных на небольшой территории и которые, как правило, принадлежат одной организации. За счет того, что расстояния между отдельными компьютерами небольшие, появляются широкие возможности для использования телекоммуникационного оборудования, обеспечивающего высокую скорость и качество передачи данных. Кроме того, в локальных сетях, как правило, используются простые способы взаимодействия отдельных компьютеров сети. Локальная вычислительная сеть строится на базе среды передачи данных, которая предоставляет собой структурированную кабельную систему (СКС) здания. Для предоставления пользователю сетевых сервисов к кабельной системе подключается активное сетевое оборудование (коммутаторы, маршрутизаторы и т.д.).

В зависимости от технологии передачи данных различают:

• локальные сети с маршрутизацией данных;
• локальные сети с селекцией данных.

В зависимости от используемых физических средств соединения локальные сети подразделяются на кабельные и беспроводные.

Локальная компьютерная сеть представляет собой совокупность серверов и рабочих станций. Обработка данных в компьютерных сетях распределена обычно между двумя объектами: клиентом и сервером. Клиент — задача, рабочая станция или пользователь компьютерной сети. В процессе обработки данных клиент может сформировать запрос на сервер для выполнения сложных процедур, таких как запрос файла, поиска информации в базе данных и т.д.

Архитектура клиент-сервер может использоваться как в одноранговых локальных сетях, так и в сетях с иерархической структурой (выделенный сервер).

Одноранговая сеть — в которой каждый компьютер (рабочая станция) имеет одинаковые права, то есть все компьютеры равноправны. В одноранговых сетях возможно дополнительно создать подсети, так называемые рабочие группы с соответствующими именами.

Равноправие компьютеров в такой сети означает, что каждый владелец компьютера, имеющего доступ к сети, может самостоятельно управлять ресурсами и данными, находящимися на компьютере. Разрешить пользоваться ресурсами и данными того или иного компьютера означает предоставить общий доступ пользователям, находящимся в той же группе, что и данный компьютер, а также можно установить пароль доступа и права доступа к ресурсу. В связи с этим каждый владелец компьютера несет ответственность за сохранность и работоспособность конкретного ресурса и рабочей станции в целом. Компьютер, находящийся в локальной сети, но при этом не входит в ту или иную группу пользователей, не сможет воспользоваться общим ресурсом, выделенным для данной группы пользователей.

Иерархическая сеть — в которой один из компьютеров выполняет функции хранения данных (выделенный сервер), предназначенных для использования всеми другими рабочими станциями локальной сети, управление взаимодействием рабочих станций и ряд сервисных функций. Создание и эксплуатация иерархической сети требует соответствующих профессиональных навыков и постоянного администрирования сети соответствующим специалистом — системным администратором.

Предоставление ресурсов в иерархической сети в отличие от одноранговой осуществляется в соответствии с правами того или иного пользователя. Для полноценного использования ресурсов сети пользователи должны быть зарегистрированы администратором в сети с определенными правами доступа, согласно которым выделенный сервер определять ресурсы и данные, которые доступны конкретному пользователю. Вход в локальные компьютерные сети пользователем осуществляется на основе идентификации его сервером в соответствии с логином и паролем.

Создание сети с выделенным сервером, аккумулирует большой объем общей информации, позволяет снизить требования к техническим характеристикам других компьютеров в сети, что способствует уменьшению суммарных расходов на покупку всего оборудования.

Достоинства иерархической сети:

• надежная система защиты;
• высокое быстродействие;
• отсутствие ограничений на число рабочих станций.

Недостатки иерархической сети:

• высокая стоимость, так как необходимо выделять мощный компьютер под выделенный сервер и поддерживать работу сети, прибегнув к услугам системного администратора;
• меньшая гибкость по сравнению с одноранговых сетями.
• Комбинируя перечисленные выше виды локальных сетей, можно получить сети более сложных видов, принципов организации и функционирования:
• комбинирование одноранговой и иерархической сети, где рабочие станции взаимодействуют как по принципу функционирования временной сети, так и по принципам функционирования иерархических сетей;
• иерархическая сеть с несколькими выделенными серверами (файловый сервер, сервер печати и т.д.);
• иерархическая сеть, функционирование которой основано на иерархии серверов, когда сервер нижнего уровня подключаются к серверам более высокого уровня.

Сервер является ядром локальной сети и обеспечивает доступ пользователей к информационной системе. Все отдельные рабочие станции и любые совместно используемые периферийные устройства, например принтеры, подсоединяются к файл-серверу.

Каждая рабочая станция представляет собой обычный персональный компьютер, работающий под управлением собственной дисковой операционной системы, содержит плату сетевого интерфейса и физически соединена кабелями с файл-сервером.

К преимуществам локальных компьютерных сетей можно отнести:

• возможность совместного использования ресурсов сети (файлов, принтеров, модемов и т.д.);
• оперативный доступ к любой информации сети;
• надежные средства резервирования и хранения информации;
• защита информации от несанкционированного доступа;
• возможность использования современных технологий, в частности, системы электронного документооборота, сетевых баз данных, приема / передачи факсов, доступа в Интернет.

Глобальные компьютерные сети

Сети, соединяющие компьютерные сети и отдельные компьютеры, размещенные в разных городах и странах, частях света, называют глобальными (WAN). В глобальных сетях часто используются существующие линии связи, например телефонные, телеграфные, сотовые линии.

Наиболее известной глобальной сетью является Интернет. Интернет также называют сетью сетей. Существуют еще и другие глобальные сети. Например, сети банковских систем, сети авиакомпаний, научных организаций.

Интернет — всемирная система взаимосвязанных компьютерных сетей. Интернет состоит из большого количества локальных и глобальных сетей, связанных между собой с использованием различных проводных и беспроводных технологий. Интернет составляет физическую основу для размещения огромного количества информационных ресурсов и услуг, например www и электронная почта.

Как создают компьютерную сеть?

Компьютерные сети состоят из узлов, которыми могут быть компьютер, принтер или другое устройство, связанное с сетью. Компьютеры разделяют на два типа: рабочие станции, на которых работают пользователи, и серверы, обслуживающие эти станции.

Компьютерная сеть — это совокупность компьютеров и других устройств, соединенных каналами передачи данных. В компьютерных сетях используются кабельные (с помощью телефонных линий, оптоволоконных каналов, сетевых кабелей) или беспроводные каналы (с помощью сотовой, спутниковой связи, Wi-Fi, радиоволны и т.п.).

Компьютеры в сети могут иметь различное назначение. Например, к компьютеру, входящему в сеть, могут быть присоединены периферийные устройства. Для того чтобы использовать одно из них, указанному компьютеру направляется запрос. В ответ на эти запросы компьютеры предоставляют услуги по доступу к собственным или сетевым ресурсам.

Сетевое взаимодействие заключается в передаче запросов от одних компьютеров сети к другим компьютерам и устройствам и получении в ответ доступа к определенным ресурсам сети. Те компьютеры, которые предоставляют доступ к собственным и сетевых ресурсов другим компьютерам, называют серверами, а те, что пользуются услугами серверов, — клиентами или клиентскими компьютерами.

Основными компонентами аппаратной составляющей компьютерной сети есть рабочие станции, серверы, сетевые платы, оборудование для обеспечения передачи данных по различным каналам связи.

Серверы используются для объединения и распределения ресурсов компьютерной сети между клиентами (рабочими станциями).

Как мы уже писали, компьютеры, которые одновременно могут выполнять функции сервера и рабочей станции при работе в сети, образуют одноранговую компьютерную сеть, то есть такую, где всем узлам сети предоставлен одинаковый приоритет, при этом ресурсы каждого узла доступны другим узлам сети.

В компьютерных сетях сервер может быть выделен (если он выполняет только функции сервера). Сеть типа «клиент-сервер» — это сеть, в которой одни компьютеры выполняют функцию серверов, а другие — клиентов.

Для работы в компьютерной сети каждому узлу сети необходима сетевая плата (сетевой адаптер), к которой подсоединяют сетевой кабель.

Сетевая плата — это плата расширения, которая вставляется в разъем материнской платы компьютера. Все чаще сетевые платы интегрируются в материнскую плату. Также распространены беспроводные сетевые карты, обеспечивающие соединения компьютеров в сеть WLAN (беспроводная локальная компьютерная сеть) по стандарту Wi-Fi (IEEE 802.11).

Функции сетевой платы:

• подготовка данных, поступающих от компьютера, к передаче с помощью сетевого кабеля;
• передача данных на другой компьютер;
• управления потоком данных между компьютером и средой передачи;
• прием данных с кабеля и перевод в форму, понятную для центрального процессора компьютера.

Данные в сетях передаются по каналам связи. Канал связи — это оборудование, с помощью которого осуществляется соединение компьютеров в сеть. Соединение может быть образовано с использованием кабелей для передачи сигналов или с помощью беспроводных средств. От вида каналов связи зависит скорость обмена данными в сети.

Каналы связи можно сравнивать с транспортными системами грузовых или пассажирских перевозок. Транспортировка пассажиров может осуществляться по воздуху (самолетами, аэростатами и другими воздушными средствами), железной дорогой или по воде (лодки, теплоходы и т.д.), по суше (автомобили, поезда, конные экипажи, верблюжьи караваны и т.д.). В зависимости от среды транспортировки подбирают и подходящее средство передвижения.

Компьютеры внутри локальной сети соединяются с помощью кабелей, передающих сигналы. Кабели классифицируются в зависимости от возможных значений скорости передачи данных и частоты возникновения сбоев и ошибок. Чаще всего используются кабели трех основных категорий:

• витая пара;
• коаксиальный кабель;
• оптоволоконный кабель.

Для построения локальных сетей сейчас наиболее широко используется витая пара. Внутри такой кабель состоит из двух или четырех пар медного провода, скрученных между собой. Витая пара подключается к компьютеру с помощью разъема, который очень напоминает телефонный разъем. Витая пара способна обеспечивать работу сети на скоростях  1, 10, 100, 1000 Мбит/с.

Самый простой коаксиальный кабель состоит из медной жилы, изоляции, ее окружает, экрана в виде металлической оплетки и внешней оболочки. По центральному проводу кабеля передаются сигналы, в которые предварительно были преобразованы данные. Такой провод может быть как моно-, так и многожильным.

В основе оптоволоконного кабеля содержатся оптические волокна, данные по которым передаются в виде импульсов света. Электрические сигналы по оптоволоконному кабелю не передаются, он не распространяет электромагнитное излучение, поэтому сигнал нельзя перехватить, что практически исключает несанкционированный доступ к данным. Оптоволоконный кабель используют для транспортировки больших объемов данных на максимально доступных скоростях. Сейчас широко используется скорость 1000 Мбит/с, приобретает все большее распространение скорость 10 Гбит/с и выше. Главным недостатком такого кабеля является его хрупкость: его легко повредить, а монтировать и соединять можно только с помощью специального оборудования.

Аппаратное и программное обеспечение сетей

Конструктивно компьютерная сеть представляет собой совокупность компьютеров, которые объединены каналами связи и обеспечена аппаратным и программным сетевым оборудованием. На каждом клиенте сети устанавливается программа-клиент. На серверах сети устанавливают программу-сервер, которая предоставляет услуги программам-клиентам.

Проще всего построить локальную сеть из двух компьютеров (прямое соединение). Для этого нужен специальный кабель ( «патч-корд», максимальная длина до 100 м), чтобы соединить их сетевые адаптеры (карты), и соответствующие настройки на обоих компьютерах.

Чтобы построить локальную сеть с большим количеством компьютеров, нужно специальное устройство — сетевой коммутатор («свитч») или сетевой концентратор («хаб»). К нему (а следовательно, и к локальной сети) подсоединяют компьютеры и другие сетевые устройства, которые укомплектованы сетевыми адаптерами: принтеры, сканеры и т.п. Внешние устройства, в составе которых нет сетевых карт, подсоединяют к сети через компьютер.

Для построения локальной сети или для передачи данных между различными локальными сетями и их подключения к Интернету используют также маршрутизаторы (роутеры).

Как передаются данных от одного компьютера к другому?

К программному обеспечению компьютерных сетей относятся прежде всего сетевые операционные системы (ОС).

Сетевая ОС — это ОС со встроенными сетевыми средствами (протоколами, уровнями). Сетевая ОС должна быть многопользовательской — то есть с разделением ресурсов компьютера в соответствии с учетной записью пользователя.

Каждый компьютер в сети в значительной степени автономен, поэтому под сетевой операционной системой в широком смысле понимают совокупность операционных систем отдельных компьютеров, взаимодействующих с целью обмена сообщениями и разделения ресурсов по единым правилам — протоколам. Сетевой протокол в компьютерных сетях — основанный на стандартах набор правил, определяющий принципы взаимодействия компьютеров в сети. Протокол также задает общие правила взаимодействия различных программ, сетевых узлов или систем и создает таким образом единое пространство передачи.

Протоколы устанавливаются в дипломатии во время общения дипломатов и других официальных лиц для того, чтобы избежать недоразумений. Есть определенные правила этикета, хотя они имеют различия в разных странах мира, правила (протоколы) проведение олимпийских игр, правила переезда перекрестка на автомобильных дорогах и тому подобное.

Выбор протоколов зависит от типа сети. Процесс передачи данных от одного компьютера к другому состоит из нескольких этапов (уровней). Этот процесс включает следующие операции: получение данных от программы пользователя, их сжатие, шифрование, формирование пакетов, на которые разбивается сообщение, установления сеанса связи между компьютером, передающим данные, и тем, что их принимает, транспортировки данных по каналам аппаратуры связи, выбор наиболее эффективного маршрута передачи данных и на последнем этапе — формирование выходного документа из пакетов данных. На каждом этапе используются отдельные протоколы, их совокупность представляет собой набор протоколов.

Протоколы передачи данных — это специальные программы, определяющие правила, по которым кодируются и передаются данные в сети и обеспечивают взаимодействие сети и пользователя. Набором протоколов Интернета является TCP / IP (от англ. Transmission Control Protocol / Internet Protocol).

Протоколы также помогают не допускать ошибок при передаче и получении данных.

В сети Интернет используют такие протоколы доступа к сетевым службам передачи данных:

• НТТР (от англ. Hyper Text Transfer Protocol) — протокол передачи гипертекста;
• FTP (от англ. File Transfer Protocol) — протокол передачи файлов со специального файлового сервера на компьютер пользователя;
• РОР (от англ. Post Office Protocol) — стандартный протокол почтового соединения. Серверы РОР обрабатывают входную электронную почту, а протокол РОР предназначен для обработки запросов на получение почты от клиентских почтовых программ;
• SMTP (от англ. Simple Mail Transfer Protocol) — протокол, который задает набор правил для передачи электронной почты;
• TELNET (от англ. Terminal Network) — протокол удаленного доступа;
• DNS (от англ. Domain Name System) — преобразование доменных имен в IP-адреса;
• TCP (от англ. Transmission Control Protocol)  — управление передачей и целостностью пакетов данных;
• DTN (от англ. Delay-Tolerant Networking) — протокол, нечувствительный к большим задержкам сигнала, предназначен для обеспечения сверхдальней космической связи;
• PPP (от англ. Point-to-Point Protocol) — протокол для установления прямой защищенной связи между двумя узлами сети, причём он может обеспечить аутентификацию соединения, шифрование и сжатие данных.

Протокол НТТР используется при пересылке веб-страниц с одного компьютера на другой.

FTP дает возможность абоненту обмениваться двоичными и текстовыми файлами с любым компьютером сети. Установив связь с удаленным компьютером, пользователь может скопировать файл с удаленного компьютера на свой или скопировать файл со своего компьютера на удаленный.

Сервер SMTP возвращает или подтверждение о приеме почтового сообщения, или сообщение об ошибке, или запрашивает дополнительные данные.

Протокол TELNET дает возможность абоненту работать на любом компьютере сети Интернет как на своем собственном, то есть запускать программы, менять режим работы и тому подобное. На практике возможности лимитируются уровнем доступа, заданным администратором удаленной машины.

Сетевые службы и приложения

Предоставление пользователям общий доступ к определенному типу ресурсов, например, к файлам, называют также предоставлением сервиса (в этом случае файлового сервиса). Конечно сетевая операционная система поддерживает несколько видов сетевых сервисов для своих пользователей — файловый сервис, сервис печати, сервис электронной почты, сервис удаленного доступа и т. п. Программы, реализующие сетевые сервисы, относятся к классу распределенных программ.

Однако в сети могут выполняться и распределенные пользовательские приложения. Распределенный приложение также состоит из нескольких частей, каждая из которых выполняет какую-то определенную законченную работу по решению прикладной задачи. Например, одна часть приложения, выполняемый на компьютере пользователя, может поддерживать специализированный графический интерфейс, вторая — работать на мощном выделенном компьютере и заниматься статистической обработкой введенных пользователем данных, третья — заносить полученные результаты в базу данных на компьютере с установленной стандартной СУБД. Распределенные приложения полного мере используют потенциальные возможности распределенной обработки, предоставляемых вычислительной сетью, и поэтому часто называются сетевыми приложениями.

Не всякий приложение, выполняемое в сети, является распределенным. Значительная часть истории локальных сетей связана именно с использованием обычных нераспределенных приложений. Рассмотрим, например, как происходила работа пользователя с известной в свое время СУБД dBase. Файлы базы данных, с которыми работали все пользователи сети, располагались на файловом сервере. Сама же СУБД хранилась на каждом клиентском компьютере в виде единого программного модуля. Программа dBase была рассчитана только на обработку данных, расположенных на том же компьютере, что и сама программа. Пользователь запускал dBase на своем компьютере и программа искала данные на локальном диске, совершенно не принимая во внимание существование сети. Чтобы обрабатывать с помощью dBase данные, расположенные на удаленном компьютере, пользователь обращался к услугам файловой службы, доставляла данные с сервера на клиентский компьютер и создавала для СУБД эффект их локального хранения.

Большинство приложений, используемых в локальных сетях в середине 80-х годов, были обычными нераспределенными приложениями. И это понятно: они были написаны для автономных компьютеров, а потом просто были перенесены в сетевую среду. Создание же распределенных приложений, хотя и сулило много преимуществ (снижение сетевого трафика, специализация компьютеров), оказалось делом совсем не простым. Нужно было решать множество дополнительных проблем: на сколько частей разбить приложение, какие функции возложить на каждую часть, как организовать взаимодействие этих частей, чтобы в случае сбоев и отказов оставшиеся, корректно завершали работу и т. д.

Адресация узлов сети

При объединении трех и более компьютеров важным аспектом становится их адресация.

К адресации узлов и схемы ее назначения выдвигается несколько требований:

1. Адрес должен быть уникальным в сети любого масштаба.
2. Схема назначения адресов должна быть легкой и не допускать дублирования.
3. Адреса в больших сетях должны быть иерархическими для удобства и скорости доставки информации.
4. Адресация должна быть удобной как для пользования так и для администрирования.
5. Адрес должен быть компактным, чтобы не перегружать память коммуникативного оборудования.

Эти требования трудно совместить в одной схеме, поэтому на практике часто используют одновременно несколько схем адресации и компьютер может иметь несколько адресов-имен.

Каждая из этих адресов используется, когда она в данном случае является более удобной. Существуют вспомогательные протоколы, которые по адресу одного типа могут определить адреса других типов.

Классификация сетевой адресации:

• Уникальный адрес. Используется для идентификации отдельных узлов.
• Групповой адрес. Идентифицирует сразу несколько узлов. Данные, которые направлены на групповой адрес, доставляются к каждому узлу группы.
• Широковещательный адрес. Данные по широковещательным адресам направляются ко всем узлам сети.
• Адрес произвольной рассылки. Используется в новом протоколе IPv6. Он задает группу адресов, данные доставляются не до всех узлов, а только к заданным.

Распространенные схемы адресации:

Аппаратные адреса. Как правило, это адрес, что прописана в сетевых адаптерах компьютеров и сетевого оборудования. Это так называемый МАС-адрес, который имеет формат в 6 байтов и обозначается двоичным или шестнадцатеричном кодом, например 11A0173BFD01.

МАС-адреса не нужно назначать, потому что они либо уже являются встроенными в устройство на стадии производства или автоматически генерируются при каждом запуске оборудования. В МАС-адресации отсутствует любая иерархия и при изменении оборудования (например, сетевого адаптера) меняется и адрес компьютера, или при наличии нескольких сетевых адаптеров, компьютер имеет несколько МАС-адресов.

Числовые адреса, IP-адреса. Это уникальный числовой адрес, однозначно идентифицирующий узел, группу узлов или целую сеть. IP-адрес имеет длину 4 байта (4×8 = 32 бита). Для удобства IP-адрес записывается в виде 4 чисел (октетов), разделенных точками 192.168.1.15. Мы рассмотрим IP адресацию подробнее при изучении сети интернет.

Какие ресурсы относятся к глобальной сети?

Каждый компьютер имеет аппаратные, программные и информационные ресурсы. Аналогичные по типу ресурсы есть в каждой компьютерной сети, в том числе и Интернет.

Аппаратные ресурсы глобальной сети — это подключенные к Интернету компьютеры, каналы передачи данных и сетевое оборудование.

Все аппаратные компоненты Интернета могут действовать в единой глобальной сети как на постоянной, так и на временной основе. Физический выход из строя или временное отключение отдельных участков Интернета, неработоспособность отдельных компьютеров, принадлежащих к глобальной сети, никак не влияют на возможность функционирования самой сети в целом.

Подсоединив свой компьютер к Интернету, пользователь использует аппаратные ресурсы того компьютера, который обеспечивает это подключение. Он выделяет для решения задач пользователя часть мощности своего процессора, часть оперативной памяти и во многих случаях — часть своего пространства на жестких дисках или накопителях другого типа.

Программные ресурсы Интернета составляют программы, с помощью которых обеспечивается функционирование сети.

Работу пользователя глобальной сети обслуживают тысячи программ, работающих на серверах и рабочих станциях. Все эти программы кому-то принадлежат по праву собственности (их производителям) и по праву на использование (тем, у кого они установлены). Без таких программ использовать различные ресурсы Интернета невозможно. Одни программы устанавливаются у пользователя на рабочей станции, которая подсоединяется к Интернету, другие программы устанавливаются на узловых компьютерах-серверах, обеспечивающих определенные услуги в глобальной сети.

Информационные ресурсы Интернета составляют документы, которые хранятся на серверах глобальной сети. Эти ресурсы могут быть открытыми или закрытыми. Большая часть информационных ресурсов Интернета — открытые ресурсы: тексты, изображения, звуковые и видеозаписи и т.п., которыми можно пользоваться свободно. Однако по закону об авторском праве, чтобы получить доступ к закрытым информационным ресурсам, пользователю необходимо объявить свои права: как правило, для этого нужно вести свое регистрационное имя (login) и пароль (password). Права доступа можно либо приобрести (оплатить), например, при обращении к коммерческим ресурсам, или получить от администрации, например, для сотрудников предприятия, учреждения, ведомства, учебного заведения. (См также статью Информатика и информационное общество)

Как формируются адреса ресурсов Интернета?

Каждый ресурс Интернета (аппаратный, программный, информационный) имеет свой адрес.

Для того чтобы в сети можно было обмениваться данными, каждый компьютер получает уникальный адрес, который называется IP-адресом (от англ. Internet Protocol address). По международному стандарту, любой IP-адрес компьютера состоит из четырех частей, разделенных точками:

***.***.***.*** где *** — число диапазона от 0 до 255.

Такой адрес содержит номер сети и номер компьютера пользователя в ней.

Итак, чтобы обратиться к определенному компьютеру в сети, следует указать его IP-адрес.

Такая система адресации удобна для компьютеров, но неудобна для человека. В сети Интернет используется также более наглядный способ — доменный способ адресации, когда все пространство адресов абонентов (пользователей Интернета) делится на области, которые называются доменами. Этот способ базируется на доменных именах серверов, сокращенно DNS (от англ. Domain Name Server), состоящие из сокращений слов, записанных латинскими символами. Так же как IP-адрес, доменное имя однозначно определяет положение сервера в сети. При обращении к компьютеру его доменным именем оно будет автоматически преобразовано в соответствующую ему IP-адрес. Например, российская поисковая система Яндекс имеет IP-адрес 5.255.255.70, которому соответствует доменное имя yandex.ru.

Доменное имя строится по иерархическому принципу, аналогично структуре имен папок файловой структуры. Идентификаторы (имена) доменов позволяют определить, какой организации принадлежит адрес и в какой стране эта организация расположена.

Имена для доменов верхнего уровня выдает информационный центр Интернета (InterNIC), остальные имен фиксируют те организации, которым такие права делегированы. Идентификаторы доменов верхнего уровня являются стандартными, в доменном имени они записываются справа. Они позволяют определить тип организации, которой принадлежит ресурс, или страну, в которой эта организация расположена.

По направлению деятельности (для США — домены верхнего уровня)

идентификаторы доменов	тип организации
.com .edu .gov .mil .net .org .int	коммерческая образовательная правительственная военная организация, работающая с сетью некоммерческая международная

Географические — по странам

идентификаторы доменов	страна
.ru .pl .uk .de	Россия Польша Великобритания Германия

Города, организации, учреждения и отдельные лица регистрируют доменные имена второго уровня внутри доменов верхнего уровня. Например .msk.ru и .spb.ru — доменные имена Москвы и Санкт-Петербурга, .gov.ru — домен органов государственной власти Российской федерации.

Условно можно считать, что доменное имя компьютера имеет следующую структуру: имя компьютера.организация.регион.страна

Информационные ресурсы, хранящиеся на серверах, также имеют адрес, который может содержать название протокола для доступа к информационному ресурсу, тип ресурса, адрес сервера, на котором он хранится, название папки и имя файла соответствующего документа и тому подобное. Такие сведения называются URL-адресом (от англ. Uniform Resource Locator — унифицированный локатор ресурса), которую часто называют адресом ресурса или просто адресом.

К примеру, рассмотрим полный адрес (URL) статьи на нашем сайте: «https://www.polnaja-jenciklopedija.ru/nauka-i-tehnika/klassifikatsiya-kompyuterov.html», здесь мы видим протокол ресурса: https, тип ресурса: www, адрес сервера: polnaja-jenciklopedija.ru, название папки: nauka-i-tehnika, имя файла документа: klassifikatsiya-kompyuterov.html.

Как подключиться к Интернету?

Для подключения компьютера к сети Интернет необходимо иметь коммуникационное оборудование (это может быть модем, кабельный модем, адаптер, устройство обслуживания канала и данных для выделенных линий и т.п.), канал связи и специальные коммуникационные программы. Также следует выбрать организацию, которая обслуживает пользователей, обеспечивает их определенным набором услуг, необходимых для использования ресурсов Интернет. Такие организации называют провайдерами.

Интернет-провайдер, или провайдер — организация, которая предоставляет услуги доступа в Интернет и другие связанные с Интернетом услуги. К услугам, которые предоставляет интернет-провайдер, могут относиться:

• доступ в Интернет по коммутируемым и выделенным каналам;
• беспроводной доступ в Интернет
• выделение дискового пространства для хранения и обеспечения работы сайтов (хостинг)
• поддержка работы почтовых ящиков или виртуального почтового сервера;
• размещение оборудования клиента на «территории» провайдера;
• аренда выделенных и виртуальных серверов;
• резервирования данных и тому подобное.

Все провайдеры Интернета предоставляют почти одинаковый комплект услуг, однако может отличаться качество соединения, скорость передачи данных в зависимости от технологии связи и т.п., поэтому цены на услуги провайдеров разные. Выбор конкретного провайдера — это задача, в котором следует учитывать влияние многих факторов, в частности:

• пропускную способность канала, с помощью которого провайдер подключается к глобальной сети, и уровень загрузки этого канала;
• цену подключения, ежемесячную абонентскую плату. Этот показатель может отличаться в разных провайдеров в 1,5-2 раза, но цена в основном зависит от качества связи;
• качество каналов, обслуживающих провайдера.

В зависимости от желаний и финансовых возможностей пользователь выбирает один из способов доступа к Интернету:

• постоянное соединение через выделенный канал связи;
• подключение к телефонной линии;
• доступ с помощью сетей кабельного телевидения;
• доступ средствами беспроводных каналов связи.

Высокую скорость передачи данных в глобальных сетях в основном обеспечивают оптоволоконные каналы связи, также применяются технологии DSL, соединение с помощью сетей кабельного телевидения, Wi-Fi, WiMAX, спутниковая связь и др. Все это позволяет в реальном времени передавать аудио- и видеофайлы и пользоваться интерактивными программами для коммуникации.

Выделенные линии обеспечивают круглосуточное подключение компьютера к сети. Преимущественно прокладываются специальные мощные линии, позволяющие быстро и качественно передавать данные в цифровом формате; это могут быть оптоволоконные линии или витая пара. Этот способ гарантирует надежную связь и постоянную пропускную способность. Иногда в местах, где нет возможности проложить такие линии, используют обычные телефонные линии.

Услуги DSL предлагаются телефонными станциями дополнительно к обычной телефонной связи. Варианты DSL различаются скоростью входящего и исходящего потоков данных, а также максимальным расстоянием, на которую возможно передачи сигнала (например, не далее чем 5300 м от телефонной станции для АDSL). Каждый пользователь может выбрать нужный вариант, исходя из требуемых характеристик доступа и стоимости услуг.

Компании кабельного телевидения также предоставляют услуги подключения к Интернету теми же каналами, по которым передаются телевизионные сигналы. Для такой связи нужен кабельный модем, подключенный к сети постоянно.

Кабельная технология предусматривает одностороннее (только от телевизионной компании к пользователю) или двустороннюю передачу данных с пропускной способностью до 1 Гбит/с. Преимуществом такого соединения является достаточно низкая цена.

Беспроводные средства коммуникации по сравнению с кабельными основном имеют более низкую скорость передачи данных, однако в некоторых ситуациях у них есть преимущества. В частности, если установить постоянное соединение по кабелям невозможно, а также если пользователь путешествует или находится в командировке в другом месте или стране.

DSL — от англ. Digital Subscriber Line — цифровая абонентская линия.
WiMAX — стандарт беспроводной связи, обеспечивает широкополосную связь на значительные расстояния со скоростью, сравнимой с кабельным соединением.
Wi-Fi — от англ. Wireless Fidelity — беспроводная надежность.

Совокупное название беспроводных технологий для доступа в Интернет с мобильных устройств — мобильный Интернет. Однако его могут использовать как мобильные устройства, так и стационарные.

Сейчас развивается уже четвертое поколение мобильной связи 4G (от англ. Fourth generation — четвертое поколение) и разрабатывается и тестируется технология 5G, которую планируют внедрять около 2020 года. 3G и 4G — это мобильные технологии беспроводной связи, к которым относятся не только радиосвязь, но и высокоскоростной доступ в Интернет с каналом передачи данных. Каждое поколение связи имеет свои технологии, требующие нового оборудования, обслуживания, а часто и наличии свободных частот. Все эти требования увеличивают время между разработкой и внедрением сети примерно на 10 лет. Так, сети 3g начали разрабатывать еще в 1990-х, а внедрены в некоторых странах они были только в 2000-х годах; 4g разрабатывают с 2000-х, а их внедрение началось только с 2010 года, в России их внедрение продолжается до сих пор.

Согласно спецификации Международного союза электросвязи сети ЗG должны иметь следующие параметры:

• минимальная скорость передачи данных 2 Мбит / с для стационарных объектов и пользователей, которые перемещаются с низкой скоростью;
• минимальная скорость передачи данных 348 Кбит / с для пользователей, которые перемещаются с высокой скоростью.

Сети четвертого поколения 4G должны иметь следующие параметры:

• протоколы пакетной передачи данных
• минимальная скорость передачи данных 1 Гбит / с для стационарных объектов и пользователей, которые перемещаются с низкой скоростью;
• минимальная скорость передачи данных 100 Мбит / с для пользователей, которые перемещаются с высокой скоростью.

Современным стандартом беспроводной высокоскоростной передачи данных для мобильных устройств, который внедряется в различных странах мира, является LTE (от англ. Long Term Evolution — долгосрочное развитие), маркетинговое название — 4G LTE. Скорость загрузки по стандарту LTE в теории достигает 326,4 Мбит/с.

Одной из современных технологий беспроводной связи является Wi-Fi, что обеспечивает передачу цифровых данных по радиоканалам. Для этого в определенной зоне устанавливают точки доступа, которые соединяют кабельную и беспроводную сети. Технология обеспечивает гарантированную связь с точкой доступа на расстоянии 50-200 м и может одновременно поддерживать несколько десятков активных пользователей. Скорость передачи данных при таком соединении достигает 300 Мбит/с и выше.

В 2016 космическая корпорация Илона Маска SpaceX подала заявку в Федеральную комиссию связи СЕЛА о запуске на орбиту 4425 спутников для раздачи высокоскоростного интернета. Сейчас на орбите Земли находится около 1400 активных спутников и еще 2600 неактивных. Таким образом, SpaceX планирует запустить больше спутников, чем сейчас имеется на орбите. Ожидается, что после создания полной орбитальной группировки каждый человек на Земле сможет пользоваться беспроводным спутниковым Интернетом на скорости до 1 Гбит/с. Проект оценивается в 10 млрд долларов.

Спутниковая связь — это один из видов радиосвязи, использующая искусственные спутники Земли как ретрансляторы, то есть они принимают сигналы с Земли, восстанавливают и усиливают их, и снова пересылают на Землю.

Итоги

Из этой статьи вы  узнали, что компьютерная сеть — это совокупность компьютеров, которые могут оказывать друг другу доступ к своим аппаратным (дискам, принтерам, сканерам и т.п.) и программным (программы, данные и т.п.) ресурсам. Компьютеры в сети отличаются функциями, которые на него возложены. Например, компьютер, который предоставляет ресурсы для общего пользования, называют сервером, компьютер, который эти ресурсы использует, называют рабочей станцией, компьютер, который связывает локальные сети между собой и с глобальными сетями, называют шлюзом и т.п..

Наибольшей глобальной компьютерной сетью является Интернет. Она предоставляет пользователям всего мира возможности общения, поиска и просмотра информационных материалов на своих ресурсах. Вам стало известно, как осуществлять простой поиск в Интернете по ключевым словам с использованием поисковых систем, как хранить и обрабатывать найденные сведения.