Реферат: В сети интернет

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

Тольяттинский государственный университет


Кафедра «Компьютерные технологии и обработка материалов давлением»


Тонких А.П.


ОСНОВЫ РАБОТЫ

В СЕТИ ИНТЕРНЕТ


Учебно-методическое пособие

для студентов


Содержание
Содержание 2

Введение 4

1. Компоненты вычислительных сетей 5

1.1. Общие сведения 5

1.2. Топология сети 6

1.3. История развития Интернета 8

1.4. Коммутация пакетов 9

1.5. Кодирование информации в Интернете 10

1.6. Аппаратные компоненты вычислительных сетей 11

1.7. Программные компоненты вычислительных сетей 12

1.8. Модель OSI 13

1.9. Провайдеры и сетевые соединения 15

Задания 17

Самоконтроль 18

2. Принципы построения сетей 22

2.1. Адресация компьютеров 22

2.2. IP-адресация 22

2.3. DNS-адресация 22

Задания 24

Самоконтроль 25

3. Сервисы Интернета 27

3.1. Возможности Интернет 27

3.2. Основные службы в Интернет 27

3.3. Способы электронного общения 28

3.4. Клиенты и серверы 28

3.5. Адреса электронной почты 29

3.6. Службы доступа к ресурсам 30

3.7. Универсальный указатель ресурсов 31

3.8. Веб-страница – гипермедиа-документ 31

3.9. Структура веб-страницы 32

Задания 34

Самоконтроль 35

4. Средства использования сетевых сервисов 39

4.1. Браузеры. MS Internet Explorer 39

4.2. Помощь при работе с браузером 39

4.3. Путешествие по WWW 40

4.4. Основные элементы веб-страниц 41

4.5. Получение страниц с рисунками 42

4.6. Сохранение результатов 43

4.7. Повторное обращение. Журнал 44

4.8. Помещение ссылки в Избранное 44

4.9. Содержание папки Избранное 45

4.10. Поиск по ключевым словам 46

4.11. Расширенный поиск 48

4.12. Язык поисковых запросов 48

4.13. Поиск – панель Internet Explorer 50

4.14. Сохранение файлов 51

4.15. Почтовые программы. MS Outlook Express 52

4.16. Почтовые серверы и протоколы 52

4.17. Пользовательский интерфейс Outlook Express 53

4.18. Почтовые папки Outlook Express 55

4.19. Получение входящей почты 55

4.20. Чтение почты 55

4.21. Подготовка и отправка писем электронной почты 56

4.22. Пересылка вложенных файлов 58

4.23. Ответы на пришедшие письма 58

4.24. Адресная книга Outlook Express 59

4.25. Бесплатная электронная почта 59

4.26. Регистрация на Mail.ru 60

4.27. Как выбрать себе имя для почтового ящика 60

Задания 62

Самоконтроль 65

5. Защита информации в локальных и глобальных компьютерных сетях 67

Задания 71

Самоконтроль 72

6. Электронная подпись 75

Задания 76

Самоконтроль 77

Список литературы 78
Введение
Целью изучения дисциплины «Основы работы в сети Интернет» является подготовка студентов к самостоятельной работе в сети с использованием информационных служб, обеспечивающих доступ к удаленным компьютерам, пересылку электронной почты, поиск деловой, коммерческой, научной и технической информации.

Основные задачи дисциплины:

1) научить студентов использовать компьютерную сеть и Интернет для автоматизации процессов поиска и обмена информацией;

2) повысить компьютерную грамотность студентов по информационным службам сети Интернет для дальнейшего изучения специальных дисциплин;

3) познакомить студентов с основными принципами функционирования сети Интернет.

После освоения дисциплины студент должен знать:

1) что такое компьютерная сеть и виды компьютерных сетей;

2) основные возможности Интернета;

3) правила построения интернет-сетей;

4) протоколы обмена данными;

5) основные сетевые соединения;

6) основные службы Интернета;

7) клиент-серверную технологию;

8) основные элементы и структуру веб-страницы;

9) поисковые системы Интернета;

10) способы электронного общения;

11) основные вопросы безопасности при работе в Интернете.

Студент должен уметь:

1) работать с браузером;

2) осуществлять поиск адресов сайтов, при помощи поисковых систем Интернета;

3) проводить расширенный поиск;

4) работать с почтовыми программами;

5) создавать, принимать, отсылать, удалять электронное письмо (сообщение);

6) пользоваться адресной книгой;

7) использовать службы Интернета для общения в реальном времени;

8) войти в сеть Интернет.

Данное пособие ориентировано на студента, который делает первые шаги в работе с компьютерной сетью Интернет, и оно поможет с наименьшими затратами времени овладеть теоретическими основами функционирования сети и отработать на практике навыки работы с веб-страницами и с электронной почтой.
1. Компоненты вычислительных сетей 1.1. Общие сведения
Компьютерные сети (вычислительные сети, сети передачи данных) позволяют получать и передавать данные, решать задачи общения, совместно использовать компьютерные ресурсы. Как известно, компьютерная сеть – это комплекс аппаратных и программных средств, позволяющих осуществлять связь между компьютерами.

Несколько компьютеров, имеющих сетевые платы и расположенных на небольшом удалении друг от друга, соединяют специальными кабелями, и таким образом формируется локальная компьютерная сеть (LAN – Local Area Network) (рис. 1). Такие сети широко используются на мелких и средних предприятиях.



Рис. 1. Локальная сеть

А компьютеры, удаленные на большие расстояния, соединяет глобальная компьютерная сеть или сеть дальней связи (WAN – Wide Area Network) (рис. 2).



Рис. 2. Глобальная сеть

Городская вычислительная сеть (Metropolitan area network, MAN) (от англ. «сеть крупного города») объединяет компьютеры в пределах города, представляет собой сеть по размерам меньшую чем WAN, но большую, чем LAN.

Сети могут соединяться между собой.

Интернет называют сетью сетей, т.к. это общедоступное объединение многих компьютерных сетей с установленными правилами обмена информацией. Правила обмена задаются специальным программным обеспечением – набором сетевых протоколов TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol – Протокол Управления Передачей/Межсетевой протокол, рис. 3).



Рис. 3. TCP/IP протокол

В настоящее время широко развивается Интранет (корпоративные сети) – это локальная или глобальная сеть, доступная в пределах одного предприятия, в которой обмен информацией происходит по правилам Интернет.
1.2. Топология сети
Существует бесконечное число способов соединения компьютеров.

Топология сети – геометрическая форма и физическое расположение компьютеров по отношению друг к другу. Топология сети позволяет сравнивать и классифицировать различные сети. Различают три основных вида топологии:

1) звезда;

2) кольцо;

3) шина.

При построении сети по шинной схеме каждый компьютер присоединяется к общему кабелю, на концах которого устанавливаются терминаторы.

Сигнал проходит по сети через все компьютеры, отражаясь от конечных терминаторов.



Рис. 4. Топология «общая шина»

Топология «кольцо» представляет собой последовательное соединение компьютеров, когда последний соединён с первым. Сигнал проходит по кольцу от компьютера к компьютеру в одном направлении. Каждый компьютер работает как повторитель, усиливая сигнал и передавая его дальше. Поскольку сигнал проходит через каждый компьютер, сбой одного из них приводит к нарушению работы всей сети.



Рис. 5. Топология «кольцо»

Топология «звезда» – схема соединения, при которой каждый компьютер подсоединяется к сети при помощи отдельного соединительного кабеля. Один конец кабеля соединяется с гнездом сетевого адаптера, другой подсоединяется к центральному устройству, называемому концентратором (hub).



Рис. 6. Топология «звезда»

Полносвязная топология – топология компьютерной сети, в которой каждая рабочая станция подключена ко всем остальным. Этот вариант является громоздким и неэффективным, несмотря на свою логическую простоту. Для каждой пары должна быть выделена независимая линия, каждый компьютер должен иметь столько коммуникационных портов, сколько компьютеров в сети. По этим причинам сеть может иметь только сравнительно небольшие конечные размеры. Чаще всего эта топология используется в многомашинных комплексах или глобальных сетях при малом количестве рабочих станций.



Рис. 7. Полносвязная топология

Смешанная топология – топология, преобладающая в крупных сетях с произвольными связями между компьютерами. В таких сетях можно выделить отдельные произвольно связанные фрагменты (подсети), имеющие типовою топологию, поэтому их называют сетями со смешанной топологией.
1.3. История развития Интернета
Сеть Интернет можно представить как огромную цифровую магистраль – систему, связывающую миллионы компьютеров, подключённых к тысячам сетей по всему миру. Она берет свое начало в эпоху холодной войны, конец 60-х – начало 70-х гг. 2 января 1969 года официально можно считать днем рождения Интернет в современном понимании роли этой сети. В этот день были начаты работы над проектом ARPANET – сетью Агентства перспективных научных исследований при Министерстве обороны США.

Разработки сети – предшественницы Интернета – первоначально финансировались правительством США. Она была специально спроектирована так, чтобы обеспечить связь между правительственными узлами в том случае, если часть ее выйдет из строя в результате ядерной атаки. Используемый в ней алгоритм управления передачей информации (межсетевой протокол) был разработан так, чтобы компьютеры всех видов могли совместно использовать сетевые средства и непосредственно взаимодействовать друг с другом как одна эффективно интегрированная компьютерная сеть.

Далее сеть NSFNET заменила ARPANET, которую создал Национальный научный фонд США (NSF) и которая оказалась более удачной. Ядро этой сети из 13 компьютерных центров в разных районах США было создано уже в 1987 году. Подобные сети появились и в других странах. В условиях демократии и свободы распространения информации эти сети стали быстро объединяться, что превратило их в глобальную интернациональную сеть Интернет. В 1985 году в Интернете было всего около двух тысяч компьютеров, а сегодня счёт идёт на десятки миллионов. Эта «сеть сетей» охватывает тысячи университетских, правительственных и корпоративных сетевых систем, связанных высокоскоростными частными и общедоступными сетями.

В настоящее время Интернет – это общедоступная сеть, открытая для любого пользователя, имеющего модем и/или инсталлированное программное обеспечение для работы по стандартному протоколу передачи данных в сети. Круглосуточный доступ к Интернету имеют уже более 100 миллионов пользователей в 96 странах мира, и их количество растёт лавинообразно.

Интернет функционирует, не имея никакой централизованной организации, которая осуществляла бы управление или руководство ею, за исключением, Центра сетевой информации Интернет – InterNIC (Internet Network Information Center), т.е. организации, которая предлагает информационные и регистрационные услуги для пользователей Интернета.

В целом Интернет является общемировой собственностью и достоянием. Сеть можно представить в виде паутины. Эта сеть живучая и развивается независимо от государственных надстроек и границ.

В сети отдельные куски могут «рваться», но не затрагивать функционирования других её частей. Точно так же сеть может наращиваться дополнительными фрагментами, которые могут создаваться кем угодно. На сегодняшний день к созданию Интернета привлечены могущественные силы многих государств, крупных и мелких предприятий и частных инвесторов. Даже если вы подключитесь к Интернету по коммутируемому доступу из своей квартиры, вы тоже вносите свой вклад в развитие этой общемировой сети.

Финансирование практических разработок по объединению разрозненных сетей в единую децентрализованную сеть открыто Министерством обороны США.

В Америке создано несколько научных центров, где началась разработка и тестирование глобальной сети.

В единую сеть объединены военные, научные, промышленные и правительственные организации США.

Очевиден поворот к рядовому пользователю и экспоненциальный рост Интернет (количество подключенных компьютеров увеличивается примерно вдвое каждые 10 месяцев).

В единую сеть, охватывающую все континенты планеты, объединено большинство сетей.

Задачи, которые находятся под патронажем Консорциума World Wide Web (W3C, WWWC), – это создание и продвижение стандартов, которые улучшают работу сети Интернет. В консорциум входят такие крупные организации, как IBM, Microsoft, Apple, Netscape.
1.4. Коммутация пакетов
Важнейшее значение при передаче данных по сети имеет метод использования каналов связи. Компьютеру, передающему сообщение, возможность блокировать канал связи до тех пор, пока не будет передано все сообщение, дает, например, метод коммутации (от лат. commutatio – перемена) каналов. Таким образом, один компьютер будет тормозить работу всей сети.

Другой метод передачи сообщений, который используется Интернетом, – это коммутация пакетов. Сообщение разбивается на небольшие порции (пакеты), которые затем передаются между компьютерами. Их чередование позволяет оптимизировать передачу данных. Приведем пример: хотя отправка короткого сообщения от компьютера Б к компьютеру Д началась позже, чем отправка длинного сообщения от компьютера А к компьютеру С, закончится она раньше, так как пакеты будут коммутироваться, то есть чередоваться.

В сети Интернет каждый компьютер имеет свой уникальный номер – адрес. Чтобы идентифицировать сообщения, каждый пакет помимо данных, содержит адреса компьютера-отправителя и компьютера-получателя.

До места назначения пакеты добираются различными, независимыми друг от друга путями (рис. 8). Сеть посылает пакет через любой доступный в настоящее время канал. Пакет будет направлен в обход поврежденного участка, если какая-то часть сети вышла из строя. В конце все пакеты будут доставлены компьютеру-получателю и собраны в единое сообщение.



Рис. 8. Структура пакетов
1.5. Кодирование информации в Интернете
Наш глаз различает свыше десяти миллионов цветовых оттенков, а слух способен воспринимать многие тысячи оттенков звука. Звуки и цвета относятся к аналоговой информации. При этом четкого деления между отдельными оттенками звука (или цвета) нет – звуковые и цветовые сигналы оказываются непрерывными.

В технике различают два важных вида информации – аналоговую и цифровую. Обычный телефон или видеомагнитофон работают с аналоговыми сигналами. Аналоговая информация передается непрерывными сигналами и может иметь бесчисленное число градаций. Однако она легко портится помехами. Для машин, обрабатывающих информацию, аналоговые сигналы не очень удобны. Многие элементы машин удобно проектировать в предположении лишь о двух их состояниях. Например, ток в проводе может течь или не течь, лампочка может гореть или не гореть, конденсатор может быть заряжен или разряжен, триггер (давно известное запоминающее устройство на транзисторах или электронных лампах) может находиться в одном из двух состояний. Чем проще представление информации, тем легче создание технических устройств для её обработки.

Современные цифровые компьютеры основаны именно на самом простейшем виде цифровой информации (двоичной). Цифровая информация получается из аналоговой через цифровое кодирование отдельных отсчетов аналоговых сигналов. Этот вид информации не чувствителен к помехам и широко используется при работе цифровых компьютеров. Представляющие и обрабатывающие информацию в двоичном виде устройства наиболее просты и надежны. Конструкторы давно научились создавать миллионы таких устройств на полупроводниковом кристалле размером с ноготок. Достаточно отметить, что современные микросхемы полупроводниковой памяти способны хранить десятки миллионов двоичных единиц информации. Так появились устройства для хранения и обработки цифровой информации, представленной цифровыми кодами, как правило, двоичными.

Компьютер всегда превращает информацию в так называемую бинарную или двоичную, какую бы информацию он ни воспринимал, ни обрабатывал и ни выводил. Она представляется всего двумя уровнями некоего сигнала – условным наличием его или отсутствием. Их называют логическая единица и нуль (1 и 0), ДА и НЕТ, True и False и т.д. Электронные схемы (а сейчас микросхемы) компьютера обрабатывают эту информацию с фантастической скоростью – даже обычный бытовой компьютер Pentium MMX или Pentium II делает это со скоростью в сотни мегабит в секунду (при этом он имеет тактовую частоту, соответственно, в сотни мегагерц).

Единица двоичной информации получила название бит. Бит может принимать два значения – 0 или 1. Два бита дают уже 4 варианта информации (22), а 8 бит – 256 (28). Это позволяет закодировать 256 разных символов, например, большие и малые буквы русского и латинского алфавитов, цифры, знаки препинания и т.д.

Достаточно легко решается проблема работы компьютеров с текстовой информацией. Каждая буква и спецзнак текста кодируются определённым числом. При нажатии на клавишу «А» в компьютер передаётся не изображение этой буквы, а её код.

В мире живут сотни и тысячи народов и народностей, говорящих и пишущих на множестве языков. Поэтому однозначного кодирования букв различных алфавитов нет. Каждый мало-мальски распространённый язык имеет свою таблицу кодировки или кодировку, как принято говорить при описании Интернет.

Однако ситуация осложняется тем, что даже для одного языка, например русского, существует по крайней мере несколько таблиц кодировок. Кроме того, таблицы кодировок разные у разных операционных систем, управляющих компьютерами и осуществляющими операции ввода-вывода информации.

На представлении каждой буквы алфавита и каждого специального знака одним байтом базируются эти кодировки. Они широко используются и в интернете. Для кодирования других языков стран СНГ, например украинского, белорусского и др., есть варианты таблиц. При желании можно найти массу таблиц кодировки KOI-8. Именно она считается в интернете основной, хотя благодаря фирме Microsoft новым признанным стандартом становятся кодировки класса Windows – в том числе поддерживающая кириллицу кодировка Windows 1251. В новых программах под Windows внедрена новая 2-байтная кодировка Unicode, позволяющая резко расширить набор символов в одной таблице. Представляется текстовая информация в Интернет разными языками и разными их кодировками. При просмотре материалов (страниц), полученных по Интернет, внимательно осмотрите их: возможно, вы найдете явное указание на используемую кодовую таблицу. Первым признаком того, что у вас включена не та кодовая таблица, которая нужна, будет получение сообщения типа «абракадабра» из смеси непонятных символов, попробуйте её сменить.
1.6. Аппаратные компоненты вычислительных сетей
Интернет состоит из многих тысяч компьютерных сетей, которые построены по разным технологиям.

Сетевая плата, также известная как сетевая карта, сетевой адаптер, Ethernet-адаптер, NIC (англ. network interface controller) – периферийное устройство, позволяющее компьютеру взаимодействовать с другими устройствами сети. В настоящее время сетевые платы интегрированы в материнские платы для удобства и удешевления всего компьютера в целом.

Мультиплексор – комбинационное устройство, обеспечивающее передачу в желаемом порядке цифровой информации, поступающей по нескольким входам на один выход.

Повторитель (repeater) предназначен для увеличения расстояния сетевого соединения путём повторения электрического сигнала «один в один». Бывают однопортовые повторители и многопортовые.

Многопортовый повторитель часто называют концентратором (hub, concentrator), что отражает тот факт, что данное устройство реализует не только функцию повторения сигналов, но и концентрирует в одном центральном устройстве функции объединения компьютеров в сеть.

Концентратор, имеющий всего два порта, называют мостом.

Сетевой коммутатор или свитч (switch) – устройство, предназначенное для соединения нескольких узлов компьютерной сети в пределах одного сегмента. В отличие от концентратора, который распространяет трафик от одного подключенного устройства ко всем остальным, коммутатор передаёт данные только непосредственно получателю, исключение составляет широковещательный трафик всем узлам сети. Это повышает производительность и безопасность сети, избавляя остальные сегменты сети от необходимости (и возможности) обрабатывать данные, которые им не предназначались.

Шлюз (gateway) используется для соединения сетей. Чаще всего, это выделенный компьютер, на котором установлено специальное программное обеспечение. Шлюзы преобразуют данные, поступающие из одной компьютерной сети, чтобы другая компьютерная сеть их распознавала.

Маршрутизатор (router) – это ещё одно устройство, также работающее на стыке сетей. Он решает, по которому маршруту следует отправить поступивший пакет.

Шлюзование и маршрутизация позволяют каждой организации, с одной стороны, свободно выбирать тот тип сети, который наилучшим образом подходит под их задачи и денежные средства, а с другой стороны, обеспечивает соединение этой сети с сетями других типов.

Пропускная способность линии характеризует максимально возможную скорость передачи данных по линии связи. Пропускная способность измеряется в битах в секунду – бит/с, а также в производных единицах, таких как килобит в секунду (Кбит/с), мегабит в секунду (Мбит/с), гигабит в секунду (Гбит/с) и т.д. Пропускная способность линий связи и коммуникационного сетевого оборудования традиционно измеряется в битах в секунду, а не в байтах в секунду. Это связано с тем, что данные в сетях передаются последовательно, то есть побитно, а не параллельно, байтами, как это происходит между устройствами внутри компьютера. Такие единицы измерения, как килобит, мегабит или гигабит, в сетевых технологиях строго соответствуют степеням 10 (то есть килобит – это 1000 бит, а мегабит – это 1 000 000 бит), как это принято во всех отраслях науки и техники.

Как примерно рассчитать время нужное для скачивания информации объёмом в 700 мегабайт (стандартный объём avi-фильма)? Имеется пропускная способность канала 512 килобит в секунду, или 64 килобайт в секунду. Посчитаем, сколько будет качаться 700 мегабайт при такой пропускной способности: 64 килобайт в секунду * 60 секунд = 3840 килобайт в минуту, зная, что 1000 килобайт равно 1 мегабайту, делим 3840 на 1000 и получаем 3,84 мегабайт в минуту. Умножаем 3,84 мегабайт на 60 минут, получаем 230 мегабайт в час. Несложно посчитать, что 700-мегабайтный фильм при таком раскладе будет качаться примерно 3 часа. Также несложно посчитать, что те же 700 мегабайт при безлимитном тарифном плане 1 мегабит/c скачаются в 2 раза быстрее, так как пропускная способность тарифа в 2 раза больше.
1.7. Программные компоненты вычислительных сетей
Программное обеспечение, называемое протоколами обмена данными, – важнейшая часть сетевых технологий.

Протокол – совокупность правил, регулирующих порядок совершения процедуры.

TCP/IP – это единый набор протоколов передачи данных, который должна использовать каждая сеть, если она хочет войти в сообщество интернет-сетей. Именно благодаря использованию единого протокола сеть Интернет так успешно функционирует и бурно развивается. В названии TCP/IP отражены имена двух главных сетевых протоколов (весь набор протоколов шире):

IP (Internet Protocol) – межсетевой протокол (протокол маршрутизации, транспортный протокол). Определяет основные правила, которым должны следовать компьютеры для обмена данными: формат пакетов (IP-дейтаграмм), формат адресов компьютеров сети, маршрут пакета, правила обработки пакетов маршрутизаторами и компьютерами сети.

TCP (Transmission Control Protocol) – протокол контроля передачи данных. Он обеспечивает надежность передачи данных. Интернет построен так, что пакеты следуют к месту назначения различными маршрутами и прибывают в конечную точку в другом порядке, нежели отправлялись, они могут теряться и дублироваться. Протокол TCP устраняет все возникающие проблемы и обеспечивает сборку всех пакетов в единое сообщение.

Каждый подключенный к Интернету компьютер должен быть оснащен программным обеспечением TCP/IP.

Так как же работает протокол TCP/IP (Ти-Си-Пи-Ай-Пи)? Предположим, требуется передать информацию с одного компьютера, подключенного к Интернет, на другой компьютер. Протокол TCP разбивает информацию на порции и нумерует их, чтобы при получении можно было правильно собрать информацию. Например, при разборке деревянного сруба нумеруют бревна, чтобы быстро собрать дом в другом месте. Далее с помощью протокола IP все части передаются получателю, где с помощью опять протокола TCP проверяется, все ли части получены. Порядок прихода частей может быть нарушен, так как отдельные части могут путешествовать по Интернет самыми разными путями. После получения всех частей TCP располагает их в нужном порядке и собирает в единое целое.

Для протокола TCP неинтересно, какими путями информация путешествует по Интернет. Это интересно протоколу IP. Точно так же, как при перевозке отдельных пронумерованных бревен неважно, какой дорогой их везут. Узнать отправителя и получателя информации можно из служебной информации, которую протокол IP добавляет к каждой полученной порции информации. По аналогии с почтой, данные помещаются в конверт или в пакет, на котором пишется адрес получателя. Далее протокол IP так же, как и обычная почта, обеспечивает доставку всех пакетов получателю. При этом скорость и пути прохождения разных конвертов могут быть различными. Интернет часто изображают в виде размытого облака. Вам неизвестны пути прохождения информации, но правильно оформленные IP-пакеты доходят до получателя.

Следует понимать, что в Интернет нет одной-единственной и непрерывной цепочки передачи информации с разными ветвями-нитями.

Интернет – сеть распределённая, она и впрямь напоминает паутину. Мухи, попав в сотканную пауком паутину, своим «трепыханием» передают информацию о своем пленении пауку, причем сразу по многим ветвям паутины. И даже если часть нитей паутины оборвана, паук узнает о попавшейся в его сеть мухе по подергивающимся многочисленным нитям, оставшимся в целости и сохранности. Примерно так же обстоит дело и в Интернете. Одна и та же информация может передаваться разными путями, поэтому так живуч Интернет. На базовых стандартах TCP/IP основываются другие стандарты, такие как протокол электронной почты SMTP (Simple Mail Transfer Protocol). SMTP даёт возможность пользователям, подключённым к Интернету, обмениваться электронной почтой. Благодаря этому и другим стандартам можно передавать электронную почту из одного места в другое, причем не только сообщения, но и программы, графику, звук, видео и другие типы данных.
1.8. Модель OSI
Сетевая модель OSI (ЭМВОС) (базовая эталонная модель взаимодействия открытых систем, англ. Open Systems Interconnection Basic Reference Model) – абстрактная сетевая модель для коммуникаций и разработки сетевых протоколов. Представляет уровневый подход к компьютерной сети. Каждый уровень обслуживает свою часть процесса взаимодействия. Благодаря такой структуре совместная работа сетевого оборудования и программного обеспечения становится гораздо проще и прозрачнее.

В настоящее время основным используемым стеком протоколов является TCP/IP, разработка которого не была связана с моделью OSI.

Модель состоит из семи уровней, расположенных друг над другом. Уровни взаимодействуют друг с другом (по «вертикали») посредством интерфейсов, и могут взаимодействовать с параллельным уровнем другой системы (по «горизонтали») с помощью протоколов. Каждый уровень может взаимодействовать только со своими соседями и выполнять отведённые только ему функции (подробнее можно посмотреть на рис. 9).



Тип данных

Уровень

Функции

Данные

7. Прикладной уровень

Доступ к сетевым службам

6. Уровень представления

Представление и кодирование данных

5. Сеансовый уровень

Управление сеансом связи

Сегменты

4. Транспортный уровень

Прямая связь между конечными пунктами и надежность

Пакеты

3. Сетевой уровень

Определение маршрута и логическая адресация

Кадры

2. Канальный уровень

Физическая адресация

Биты

1. Физический уровень

Работа со средой передачи, сигналами и двоичными данными

Рис. 9. Модель OSI

Верхний уровень модели, обеспечивает взаимодействие пользовательских приложений с сетью. Этот уровень позволяет приложениям использовать сетевые службы, такие как удалённый доступ к файлам и базам данных, пересылка электронной почты. Также отвечает за передачу служебной информации, предоставляет приложениям информацию об ошибках и формирует запросы к уровню представления. Пример: HTTP, POP3, SMTP, FTP, Telnet.

Представительский уровень отвечает за преобразование протоколов и кодирование/декодирование данных. Запросы приложений, полученные с прикладного уровня, он преобразует в формат для передачи по сети, а полученные из сети данные преобразует в формат, понятный приложениям. На этом уровне может осуществляться сжатие/распаковка или кодирование/декодирование данных, а также перенаправление запросов другому сетевому ресурсу, если они не могут быть обработаны локально.

Уровень 6 (представлений) эталонной модели OSI обычно представляет собой промежуточный протокол для преобразования информации из соседних уровней. Это позволяет осуществлять обмен между приложениями на разнородных компьютерных системах прозрачным для приложений образом. Уровень представлений обеспечивает форматирование и преобразование кода. Форматирование кода используется для того, чтобы гарантировать приложению поступление информации для обработки, которая имела бы для него смысл. При необходимости этот уровень может выполнять перевод из одного формата данных в другой.

Уровень представлений имеет дело не только с форматами и представлением данных, он также занимается структурами данных, которые используются программами. Таким образом, уровень 6 обеспечивает организацию данных при их пересылке.

Чтобы понять, как это работает, представим, что имеются две системы. Одна использует для представления данных расширенный двоичный код обмена информацией EBCDIC, например, это может быть мэйнфрейм компании IBM, а другая – американский стандартный код обмена информацией ASCII (его используют большинство других производителей компьютеров). Если этим двум системам необходимо обменяться информацией, то нужен уровень представлений, который выполнит преобразование и осуществит перевод между двумя различными форматами.

5-й уровень модели отвечает за поддержание сеанса связи, позволяя приложениям взаимодействовать между собой длительное время. Уровень управляет созданием/завершением сеанса, обменом информацией, синхронизацией задач, определением права на передачу данных и поддержанием сеанса в периоды неактивности приложений. Синхронизация передачи обеспечивается помещением в поток данных контрольных точек, начиная с которых возобновляется процесс при нарушении взаимодействия.

4-й уровень модели предназначен для доставки данных без ошибок, потерь и дублирования в той последовательности, как они были переданы. При этом не важно, какие данные передаются, откуда и куда, то есть он предоставляет сам механизм передачи. Блоки данных он разделяет на фрагменты, размер которых зависит от протокола, короткие объединяет в один, а длинные разбивает. Пример: TCP, UDP.

3-й уровень сетевой модели OSI предназначен для определения пути передачи данных. Отвечает за трансляцию логических адресов и имён в физические, определение кратчайших маршрутов, коммутацию и маршрутизацию, отслеживание неполадок и «заторов» в сети.

Протоколы сетевого уровня маршрутизируют данные от источника к получателю.

На этом уровне работает маршрутизатор (роутер).

Пример: IP/IPv4/IPv6 (Internet Protocol), IPX (Internetwork Packet Exchange, протокол межсетевого обмена).

Канальный уровень предназначен для обеспечения взаимодействия сетей на физическом уровне и контроля за ошибками, которые могут возникнуть. Полученные с физического уровня данные он упаковывает во фреймы, проверяет на целостность, если нужно, исправляет ошибки (посылает повторный запрос поврежденного кадра) и отправляет на сетевой уровень. Канальный уровень может взаимодействовать с одним или несколькими физическими уровнями, контролируя и управляя этим взаимодействием.

На этом уровне работают коммутаторы, мосты.

Самый нижний уровень модели предназначен непосредственно для передачи потока данных. Осуществляет передачу электрических или оптических сигналов в кабель или в радиоэфир и, соответственно, их приём и преобразование в биты данных в соответствии с методами кодирования цифровых сигналов. Другими словами, осуществляет интерфейс между сетевым носителем и сетевым устройством.

На этом уровне работают концентраторы (хабы), повторители (ретрансляторы) сигнала и медиаконверторы.

Функции физического уровня реализуются на всех устройствах, подключенных к сети. Со стороны компьютера функции физического уровня выполняются сетевым адаптером или последовательным портом. К физическому уровню относятся физические, электрические и механические интерфейсы между двумя системами. Физический уровень определяет такие виды среды передачи данных как оптоволокно, витая пара, коаксиальный кабель, спутниковый канал передач данных и т. п.

Сетевая архитектура – это комбинация стандартов, топологий и протоколов, необходимых для создания работоспособной сети. В соответствии со стандартными протоколами физического уровня выделяют три основные сетевые архитектуры: Ethernet и Fast Ethernet; ArcNet; Token Ring.

Infrared Data Association (IrDA, ИК-порт, инфракрасный порт) – группа стандартов, описывающая протоколы физического и логического уровня передачи данных с использованием инфракрасного диапазона световых волн в качестве носителя.

Для передачи сообщений в компьютерных сетях используются различные типы каналов связи. Наиболее распространены выделенные телефонные каналы, радиоканалы и каналы спутниковой связи. В локальных вычислительных сетях в качестве передающей среды используются витая пара проводов, коаксиальный и оптоволоконный кабели.
1.9. Провайдеры и сетевые соединения
Провайдеры – поставщики услуг Интернет (ISP – Internet Service Provider) – фирмы, специализирующиеся на предоставлении доступа к Интернет и подключающие пользователей к сети.

Существуют различные типы соединения компьютеров провайдера и пользователя:

Коммутируемый удалённый доступ (англ. dial-up) – сервис, позволяющий компьютеру, используя модем и телефонную сеть общего пользования, подключаться к другому компьютеру для инициализации сеанса передачи данных (например, для доступа в сеть Интернет). Используется телефонная линия (при соединении с Интернетом линия занята). Моде́м (аббревиатура, составленная из слов модулятор-демодулятор) – устройство, применяющееся в системах связи и выполняющее функцию модуляции и демодуляции.

Выделенная линия

Прямой кабель от пользователя до провайдера.

ADSL (Asymmetric Digital Subscribe Line)

Используется телефонный кабель, но при связи с Интернет телефонная линия свободна.

Радиоканал

Например, Wi-Fi (англ. Wireless Fidelity – «беспроводная точность»).

Сеть кабельного телевидения

Нужен специальный модем.

Спутниковый канал

Не во всех населённых пунктах доступна, разная скорость приема и передачи данных.

Соединение провайдера и пользователя (рис. 10) сложная проблема, так как линия связи, с одной стороны, должна надежно работать, с другой стороны, не должна быть дорогой. Эта проблема настолько важна, что имеет собственное имя: «проблема последней мили».



Рис. 10.