Принципы построения глобальных сетей

Министерство  образования и науки Республики Казахстан

Казахстанско-Американский свободный университет

Кафедра «Бизнеса»

 
 
 
 
 

РЕФЕРАТ 

на тему: «Принципы построения глобальных сетей» 
 
 
 
 
 

                                                                                         Выполнила: Помолова Н. А.

Студент 2 курса,

                                                                               Факультета  «менеджмент»

         Проверил: Четтыкбаев Р.К.                                                   
 
 
 
 
 
 

Усть-Каменогорск, 2010

 

Содержание

     
 
ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………….3 
1. ГЛОБАЛЬНЫЕ КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ…………………………………3 
1.1 Принципы построения и функции глобальных компьютерных сетей……3 
1.2 Коммуникационное оборудование глобальных сетей……………………..5 
1.3 Сетевые технологии.  Глобальные сети с коммутацией каналов…………8

1.3.1 Глобальные сети с коммутацией пакетов.…………………………...…...9 
2. СЕТЬ INTERNET.…………………………………………………………......10 
2.1 Создание и развитие Internet………………………………………………..10 
2.2  Способы доступа в Internet………………………………… ……………...12 
2.3 Адресация в сети Internet…………………………………………………....15

2.4 Семейство протоколов TCP/IP………………………………………….…..16 
2.5 Электронная почта………………………………………………………......22 
ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………………. 23 
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК…………………………………………..23

 

Введение

    Современное человеческое общество живет в период, характеризующийся небывалым ростом объема информационных потоков. Это  относится как к экономике, так  и к социальной сфере. Рыночные отношения  предъявляют повышенные требования к своевременности, достоверности, полноте информации. Применение современных электронных вычислительных машин дает возможность переложить трудоемкие операции на автоматические или автоматизированные устройства, которые могут работать со скоростью, превышающей скорость обработки информации человеком в миллионы раз. Использование ЭВМ приводит к коренной перестройке технологии производства практически во всех отраслях промышленности, коммерческой и финансово-кредитной деятельности и, как следствие, к повышению производительности и улучшению условий труда людей. Именно поэтому современный специалист должен владеть теоретическими знаниями в области информатики и практическими навыками использования вычислительной техники, техники связи и других средств управления. Расширение локально-вычислительных сетей и удлинение линий связи привело к необходимости создания глобальных сетей, в состав которых входят локальные, региональные сети и отдельные ПК. Для соединения ПК и сетей в глобальной сети используются специальные линии связи: волоконно-антические, телефонные, спутниковые и т.д. Скорость передачи в таких линиях зависит от качества всех составляющих. Наиболее массовым каналом передачи данных является телефонные линии. Компьютерные сети, называемые также вычислительными сетями, или сетями передачи данных, являются логическим результатом эволюции двух важнейших научно-технических отраслей современной цивилизации - компьютерных и телекоммуникационных технологий. С одной стороны, сети представляют собой частный случай распределенных вычислительных систем, в которых группа компьютеров согласованно выполняет набор взаимосвязанных задач, обмениваясь данными в автоматическом режиме. С другой стороны, компьютерные сети могут рассматриваться как средство передачи информации на большие расстояния, для чего в них применяются методы кодирования и мультиплексирования данных, получившие развитие в различных телекоммуникационных системах.

    Объединение большого числа локально-вычислительных сетей привело в итоге к  созданию всемирной компьютерной сети – Интернет.   

    1 ГЛОБАЛЬНЫЕ КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ

    1.1 Принципы построения и функции  глобальных компьютерных сетей

    Появление потребности  в  соединении компьютеров, находящихся на большом расстоянии друг от друга - дало начала для решения  более простой задачи - доступа  к компьютеру с терминалов, удаленных  от него на многие сотни, а то и тысячи километров. Терминалы соединялись  с компьютерами через телефонные сети с помощью модемов. Такие  сети позволяли многочисленным пользователям  получать удаленный доступ к разделяемым  ресурсам нескольких мощных компьютеров  класса суперЭВМ. Затем появились  системы, в которых наряду с удаленными соединениями типа терминал-компьютер  были реализованы и удаленные  связи типа компьютер-компьютер. Компьютеры получили возможность обмениваться данными в автоматическом режиме, что, собственно, и является базовым  механизмом любой вычислительной сети. На основе этого механизма в первых сетях были реализованы службы обмена файлами, синхронизации баз данных, электронной почты и другие, ставшие  теперь традиционными сетевые службы.

    Таким образом, хронологически первыми появились  глобальные сети (Wide Area Networks, WAN), то есть сети, объединяющие территориально рассредоточенные компьютеры, возможно находящиеся в  различных городах и странах. Именно при построении глобальных сетей  были впервые предложены и отработаны многие основные идеи и концепции  современных вычислительных сетей. Такие, например, как многоуровневое построение коммуникационных протоколов, технология коммутации пакетов, маршрутизация пакетов в составных сетях.

    Глобальные  компьютерные сети очень многое унаследовали от других, гораздо более старых и распространенных глобальных сетей - телефонных. Главным, результатом  создания первых глобальных компьютерных сетей был отказ от принципа коммутации каналов, на протяжении многих десятков лет успешно использовавшегося в телефонных сетях. Выделяемый на все время сеанса связи составной канал с постоянной скоростью не мог эффективно использоваться пульсирующим трафиком компьютерных данных, у которого периоды интенсивного обмена чередуются с продолжительными паузами. Натурные эксперименты и математическое моделирование показали, что пульсирующий и в значительной степени не чувствительный к задержкам компьютерный трафик гораздо эффективней передается сетями, использующими принцип коммутации пакетов, когда данные разделяются на небольшие порции - пакеты   которые самостоятельно перемещаются по сети за счет встраивания адреса конечного узла в заголовок пакета. Так как прокладка высококачественных линий связи на большие расстояния обходится очень дорого, то в первых глобальных сетях часто использовались уже существующие каналы связи, изначально предназначенные совсем для других целей. Например, в течение многих лет глобальные сети строились на основе телефонных каналов тональной частоты, способных в каждый момент времени вести передачу только одного разговора в аналоговой форме. Поскольку скорость передачи дискретных компьютерных данных по таким каналам была очень низкой (десятки килобит в секунду), набор предоставляемых услуг в глобальных сетях такого типа обычно ограничивался передачей файлов, преимущественно в фоновом режиме, и электронной почтой. Помимо низкой скорости такие каналы имеют и другой недостаток - они вносят значительные искажения в передаваемые сигналы. Поэтому протоколы глобальных сетей, построенных с использованием каналов связи низкого качества, отличаются сложными процедурами контроля и восстановления данных. Типичным примером таких сетей являются сети Х.25, разработанные еще вначале 70-х, когда низкоскоростные аналоговые каналы, арендуемые у телефонных компаний, были преобладающим типом каналов, соединяющих компьютеры и коммутаторы глобальной вычислительной сети. Прогресс глобальных компьютерных сетей во многом определялся прогрессом телефонных сетей. С конца 60-х годов в телефонных сетях все чаще стала применяться передача голоса в цифровой форме, что привело к появлению высокоскоростных цифровых каналов, соединяющих АТС и позволяющих одновременно передавать десятки и сотни разговоров. Была разработана специальная технология плезиохронной цифровой иерархии (Plesiochronous Digital Hierarchy, PDH), предназначенная для создания так называемых первичных, или опорных, сетей. Такие сети не предоставляют услуг конечным пользователям, они являются фундаментом, на котором строятся скоростные цифровые каналы "точка-точка", соединяющие оборудование другой (так называемой наложенной) сети, которая уже работает на конечного пользователя. Первоначально технология PDH, поддерживающая скорости до 140 Мбит/с, была внутренней технологией телефонных компаний. Однако со временем эти компании стали сдавать часть своих каналов PDH в аренду предприятиям, которые использовали их для создания собственных телефонных и глобальных компьютерных сетей. Появившаяся в конце 80-х годов технология синхронной цифровой иерархии (Synchronous Digital Hierarchy, SDH) расширила диапазон скоростей цифровых каналов до 10 Гбит/с, а технология спектрального мультиплексирования (Dense Wave Division Multiplexing, DWDM) - до сотен гигабит и даже нескольких теребит в секунду. К настоящему времени глобальные сети по разнообразию и качеству сервисов догнали локальные сети, которые долгое время были лидерами в этом отношении, хотя и появились на свет значительно позже. 

    1.2 Коммуникационное оборудование  глобальных сетей

    Типичный  пример структуры глобальной компьютерной сети приведен на (рис. 1) Здесь используются следующие обозначения: S (switch) - коммутаторы, К - компьютеры, R (router) - маршрутизаторы, MUX (multiplexor)- мультиплексор, UNI (User-Network Interface) - интерфейс пользователь - сеть и NNI (Network-Network Interface) - интерфейс сеть - сеть. Кроме того, офисная АТС обозначена аббревиатурой РВХ, а маленькими черными квадратиками - устройства DCE,о которых будет рассказано ниже.

Рис. 1 Пример структуры глобальной сети

       Сеть  строится на основе некоммутируемых (выделенных) каналов связи, которые соединяют  коммутаторы глобальной сети между  собой. Коммутаторы называют также  центрами коммутации пакетов (ЦКП), то есть они являются коммутаторами пакетов, которые в разных технологиях глобальных сетей могут иметь и другие названия - кадры, ячейки cell. Как и в технологиях локальных сетей принципиальной разницы между этими единицами данных нет, однако в некоторых технологиях есть традиционные названия, которые к тому же часто отражают специфику обработки пакетов. Например, кадр технологии frame relay редко называют пакетом, поскольку он не инкапсулируется в кадр или пакет более низкого уровня и обрабатывается протоколом канального уровня.

       Коммутаторы устанавливаются в тех географических пунктах, в которых требуется  ответвление или слияние потоков  данных конечных абонентов или магистральных  каналов, переносящих данные многих абонентов. Абоненты сети подключаются к коммутаторам в общем случае также с помощью выделенных каналов  связи. Эти каналы связи имеют  более низкую пропускную способность, чем магистральные каналы, объединяющие коммутаторы, иначе сеть бы не справилась с потоками данных своих многочисленных пользователей. Для подключения  конечных пользователей допускается  использование коммутируемых каналов, то есть каналов телефонных сетей, хотя в таком случае качество транспортных услуг обычно ухудшается. Принципиально замена выделенного канала на коммутируемый ничего не меняет, но вносятся дополнительные задержки, отказы и разрывы канала по вине сети с коммутацией каналов, которая в таком случае становится промежуточным звеном между пользователем и сетью с коммутацией пакетов. Кроме того, в аналоговых телефонных сетях канал обычно имеет низкое качество из-за высокого уровня шумов. Применение коммутируемых каналов на магистральных связях коммутатор-коммутатор также возможно, но по темже причинам весьма нежелательно. Конечные узлы глобальной сети более разнообразны, чем конечные узлы локальной сети. На (рис.1) показаны основные типы конечных узлов глобальной сети: отдельные компьютеры.  Все эти устройства вырабатывают данные для передачи в глобальной сети, поэтому являются для нее устройствами типа DTE (Data Terminal Equipment). Локальная сеть отделена от глобальной маршрутизатором или удаленным мостом (который на рисунке не показан), поэтому для глобальной сети она представлена единым устройством DTE - портом маршрутизатора или моста.При передаче данных через глобальную сеть мосты и маршрутизаторы, работают в соответствии с той же логикой, что и при соединении локальных сетей. Мосты, которые в этом случае называются удаленными мостами (remote bridges), строят таблицу МАС - адресов на основании проходящего через них трафика, и по данным этой таблицы принимают решение - передавать кадры в удаленную сеть или нет. полезным. Маршрутизаторы принимают решение на основании номера сети пакета какого-либо протокола сетевого уровня (например, IP или IPX) и, если пакет нужно переправить следующему маршрутизатору по глобальной сети, например frame relay, упаковывают его в кадр этой сети, снабжают соответствующим аппаратным адресом следующего маршрутизатора и отправляют в глобальную сеть.

       Мультиплексоры  «голос - данные» предназначены для совмещения в рамках одной территориальной сети компьютерного и голосового трафиков. Так как рассматриваемая глобальная сеть передает данные в виде пакетов, то мультиплексоры «голос - данные», работающие на сети данного типа, упаковывают голосовую информацию в кадры или пакеты территориальной сети и передают их ближайшему коммутатору точно так же, как и любой конечный узел глобальной сети, то есть мост или маршрутизатор. Если глобальная сеть поддерживает приоритезацию трафика, то кадрам голосового трафика мультиплексор присваивает наивысший приоритет, чтобы коммутаторы обрабатывали и продвигали их в первую очередь. Приемный узел на другом конце глобальной сети также должен быть мультиплексором «голос - данные», который должен понять, что за тип данных находится в пакете - замеры голоса или пакеты компьютерных данных, - и отсортировать эти данные по своим выходам. Голосовые данные направляются офисной АТС, а компьютерные данные поступают через маршрутизатор в локальную сеть.

       Так как конечные узлы глобальной сети должны передавать данные по каналу связи  определенного стандарта, то каждое устройство типа DTE требуется оснастить  устройством типа DCE (Data Circuit terminating Equipment) которое обеспечивает необходимый  протокол физического уровня данного  канала. В зависимости от типа канала для связи с каналами глобальных сетей используются DCE трех основных типов: модемы для работы по выделенным и коммутируемым аналоговым каналам, устройства DSU/CSU для работы по цифровым выделенным каналам сетей технологии TDM и терминальные адаптеры (ТА) для  работы по цифровым каналам сетей ISDN. Устройства DTE и DCE обобщенно называют оборудованием, размещаемым на территории абонента глобальной сети - Customer Premises Equipment, CPE. Поэтому в глобальной сети обычно строго описан и стандартизован интерфейс «пользователь-сеть» (User-to-Network Interface, UNI). Это необходимо для того, чтобы пользователи могли без проблем подключаться к сети с помощью коммуникационного оборудования любого производителя, который соблюдает стандарт UNI данной технологии (например, Х.25). Протоколы взаимодействия коммутаторов внутри глобальной сети, называемые интерфейсом «сеть-сеть»(Network-to-Network Interface, NNI), стандартизуются не всегда. Считается, что организация, создающая глобальную сеть, должна иметь свободу действий, чтобы самостоятельно решать, как должны взаимодействовать внутренние узлы сети между собой. В связи с этим внутренний интерфейс, в случае его стандартизации, носит название «сеть-сеть», а не «коммутатор-коммутатор», подчеркивая тот факт, что он должен использоваться в основном при взаимодействии двух территориальных сетей различных операторов 

       1.3 Сетевые технологии. Глобальные сети с коммутацией каналов

       Глобальные  сети Wide Area Networks (WAN), которые относятся  к территориальными компьютерными  сетями, предназначены, как и локальные  сети для предоставления услуг, но значительно  большему количеству пользователей, находящихся  на большой территории.

       Методы  коммутации: В глобальных сетях существует три принципиально различные схемы коммутации:

• коммутация каналов
• коммутация сообщений
• коммутация пакетов

       Коммутация каналов в глобальных сетях – процесс, который по запросу осуществляет соединение двух или более станций данных и обеспечивает монопольное использование канала передачи данных до тех пор, пока не произойдет разъединение. Коммутация каналов подразумевает образование непрерывного составного физического канала из последовательно соединенных отдельных канальных участков для прямой передачи данных между узлами. Отдельные каналы соединяются между собой специальной аппаратурой – коммутаторами, которые могут устанавливать связи между любыми конечными узлами сети.

       Коммутация сообщений в глобальных сетях – процесс пересылки данных, включающий прием, хранение, выбор исходного направления и дальнейшую передачу сообщений без нарушения их целостности. Используются в тех случаях, когда не ожидается немедленной реакции на сообщение. Сообщения передаются между транзитными  компьютерами сети с временной буферизацией их на дисках каждого компьютера.

       Сообщениями - называются данные, объединенные смысловым содержанием, имеющие определенную структуру и пригодные для обработки, пересылки или использования.

       Источниками сообщений могут быть голос, изображения, текст, данные. Для передачи звука  традиционно используется телефон, изображений – телевидение, текста – телеграф (телетайп), данных –  вычислительные сети. Установление соединения между отправителем и получателем  с возможностью обмена сообщениями  без заметных временных задержек характеризует режим работы online. При существенных задержках с  запоминанием информации в промежуточных  узлах имеем режим offline. 

       1.3.1 Глобальные сети с коммутацией пакетов

       Коммутация  пакетов в глобальных сетях – это коммутация сообщений, представляемых в виде адресуемых пакетов, когда канал передачи данных занят только во время передачи пакета и по ее завершению освобождается для передачи других пакетов. Коммутаторы сети, в роли которых выступают шлюзы и маршрутизаторы, принимают пакеты от конечных узлов и на основании адресной информации передают их друг другу, а в конечном итоге станции назначения.  В глобальных сетях для передачи информации применяются следующие виды коммутации: