Передача информации и компьютерные

телекоммуникации

План1. Исторический экскурс2. Исторические этапы и задачи3. Компьютерные сети. Виды4. Сетевые средства и службы5. Носители для передачи данных и

сетевое оборудование.6. Сетевые протоколы7. Адреса в сети Интернет8. Услуги сети Интернет

1. Исторический экскурс

Причина и следствие• Атомные бомбы, их испытания и

применения …США и СССР• 04.10.57 г. – запуск первого и второго

советских искусственных спутников

Проблема

Министерство обороны США: «Что станет с коммуникациями, если будет ядерная война?

Как обеспечить их работоспособность?»

Следствие

В начале 58 г. по указанию Д. Эйзенхауэра в министерстве обороны США были созданы:

• Национальная аэрокосмическая

администрация NASA (National

Aeronautics and Space Аdministration)

• Агентство передовых

исследовательских проектов ARPA (Advanced Research Projects Agency)

ARPA 150 человек = доктора философии + вспомогательные

служащие

Задача - распределить между университетами и лабораториями годовой бюджет, выделенный на наиболее важные с точки зрения национальной безопасности работы

Идея для решения проблемы

• Построить специальные вычислительные сети

On Distributed Communication Networks1962 г. Пол Беран (RAND Corparation)

Использовать децентрализованную

систему коммутаций компьютеров

ARPA разработка метода соединения компьютеров друг с другом

построение специальных вычислительных сетей

Эмбриональное состояние

Эскиз ARPANet В 1963 г. бюро по методам обработки информации (Information Processing Techniques Office) возглавил Джон Ликлайдер

Джон Ликлайдер1. Вкладывать средства в людей, а не в структуры.2. Предпочтение специалистам из университетов. 3. Центры концентрации интеллектуального потенциала:

• Массачусетский технологический институт (системы с разделением времени и интерактивной графики);

• Университет Карнеги–Меллона (мультипроцессорные системы).

Значительное влияние на создание Глобальной Сети оказали работы корпорации RAND (“исследования и разработки”)

Галактическая сеть

1. Дж. Ликлайдер - “Galactic Network” - глобальная компьютерная связь между людьми из любой точки земного шара. Убедил А.Сазерленда, Б.Тейлора, Л.Робертса в важности сетевой концепции.

2. Л.Клейнрок - теория коммутации пакетов для передачи данных (1961-64 гг.), более прогрессивная, чем теория коммутации каналов

Виды коммутацийКоммутация пакетов – данные разбиваются

на части, к каждой присоединяется заголовок, содержащий полную информацию о доставке пакета по назначению.

Коммутация каналов – на время передачи информации пара компьютеров соединяются “один-с-одним”, происходит передача всей информации

1965 г. Л.Робертс и Т.Мерилл

компьютер TX-2 (Массачусетс) + компьютер Q-32 (Калифорния) с помощью низкоскоростных телефонных коммутируемых линий.

Была создана первая в истории нелокальная компьютерная сеть.

Выводы • компьютеры с разделением времени могут

работать вместе, выполняя программы, осуществляя выборку данных на удаленной машине;

• телефонная система с коммутацией соединений непригодна для построения компьютерной сети;

• необходима пакетная коммутация

Цели проекта ARPANET• изучение способов поддержания связи в

условиях ядерного нападения;• разработка концепции децентрализованного

(распределенного) управления военными и гражданскими объектами в период ведения войн;

• объединение исследовательских учреждений;• проведение экспериментов в области

компьютерных коммуникаций

Октябрь 1972 г. демонстрация ARPANET на Международной конференции по компьютерным коммуникациям.

В 1972 году – электронная почтаВ марте Р.Томлинсон (BBN): базовые

программы пересылки и чтения электронных сообщений.

В июле Робертс добавил • возможности выдачи списка сообщений,• выборочного чтения,• сохранения в файле,• пересылки и подготовки ответа

Проект ARPANET

ARPA предложило Р.Кэну возглавить работу над “Internetting Project” с целью изучения методов соединения сетей между собой.

Выдвигались требования:• универсальность концепции, не зависящей от

внутреннего устройства объединяемых сетей и типов аппаратного и программного обеспечения;

• максимальная надежность связи при заведомо низком качестве коммуникаций, средств связи и оборудования;

• возможность передачи больших объемов информации.

Протокол NCP (не протокол в стандартном понимании) не отвечал требованиям

Проект ARPANET

Разработка TCP/IP

Кэн разработал набор правил обмена данными между различными компьютерными программами, соответствующих требованиям открытой сетевой архитектуры — Transmission Control Protocol/Internet Protocol (протокол управления передачей / Межсетевой протокол).

NCP действовал в роли драйвера устройства

Разработка TCP/IP

01.01.83г. — переход ARPANET с NCP на TCP/IP.

“День X” потребовал одновременных изменений на всех компьютерах.

Привел к распространению значка “Я пережил переход на TCP/IP”

Разработка TCP/IP1983 г. — перевод на TCP/IP — MILNET

и ARPANET

П.Мокапетрис (Институт информатики, Калифорния) — доменная система имен

DNS (Domain Name System) масштабируемый распределенный механизм отображения иерархических имен компьютеров в Интернет-адресах (например, www.acm.org)

Разработка TCP/IP• 1983 г. университет Висконсии —

сервер доменных имен (Domain Name Server) переводит словарный эквивалент сайта в IP-адрес.

• Синтаксис доменного имени выглядит так:

<домен уровня 3>.<домен уровня 2>.<домен уровня 1>

Домены первого уровня• Изначально было шесть доменов

первого уровня:– com – коммерческие организации– edu – учебные и научные организации– gov – правительственные организации– mil – военные организации– net – сетевые организации разных сетей– org – другие организации

• Со всеобщим распространением Сети за пределы США появились национальные домены первого уровня ru, uk, ua и т. д.

Разработка TCP/IPПереход от небольшого количества сетей ко многим

сетям привел к изменениям в базовых технологиях.

Консорциум Ethernet (фирмы Xerox, Intel и Dec) разработали стандарты локальных сетей. 1980 г. консорциум выпустил документацию на сеть Ethernet. Локальные сети используются в учреждениях для:

– совместного использования файлов (вместо обменивания флоппи-дисками и магнитными лентами);

– связи пользователей между собой (электронная почта);

– удаленного управления (сетевая печать, удаленное выполнение программ)

Объединение сетей1986 г. создана NSFNET (the National Science

Foundation NETwork – Сеть Национального научного фонда).

Было объединено шесть крупных научно-исследовательских центров, расположенных в разных регионах США, создана межрегиональная сеть(Backbone) с базовой скоростью 56 Кbit/s.

Сети создавались по региональному принципу. Получившиеся цепочки подсоединялись к суперкомпьютерным центрам через один из своих узлов. Любой компьютер мог связаться с любым другим, передавая сообщения через соседей

Объединение сетейРанние сети строились целенаправленно, расчитаны были на замкнутые сообщества.Между ними не было совместимости.

Эта проблема решилась с помощью разработанных “Требований к Интернет-шлюзам”, которые формально гарантировали совместимость частей Интернета, находящихся в ведении DARPA и NSF

Объединение сетейПолитика “всеобщего и равного доступа в Internet”. NSFNET перестала справляться с возросшими потребностями.

Сеть, созданная для пользования суперкомпьютерами, позволяла подключенным организациям пользоваться и множеством вещей, к суперкомпьютерам не относящихся. Пользователям стало доступно море информации. Поток сообщений в Сети перегрузил управляющие Сетью компьютеры и связывающие их телефонные линии

Объединение сетейК июлю 1988 года сеть состояла из тринадцати

узлов, соединенных каналами T-1 со скоростью 1536 Кbit/s. Объем передаваемой информации рос со скоростью 20% в месяц.

В 1990 году Merit, IBM и MCI создали дочернюю компанию ANS (Advanced Network & Servis).

Теперь ANS управляла опорной сетью NSFNET и одновременно строила новую опорную сеть на каналах Т-3 (45 Мb/s).

В 1990 году понятия ARPANET, NFSNET, MILNET и др. окончательно ушли со сцены, уступив понятию Интернет

World Wide Web

Настоящий “расцвет” Интернета произошел с появлением WWW-технологии доступа к общедоступным ресурсам.

1990 г. Европейская организация по ядерным исследованиям организовала крупнейший Интернет-сайт в Европе, обеспечила доступ в Интернет Старого света.

Тим Бернерс-Ли — технология гипертекстовых документов – World Wide Web, доступ к любой информации в сети Интернет

Зарождение World Wide WebВ основе технологии WWW

• определение спецификаций URL (Universal Resource Locator, всеобщий указатель ресурса),

• HTTP (HyperText Transfer Protocol, протокол передачи гипертекста)

• HTML (HyperText Markup Language, язык разметки гипертекста).

Страницу, размеченную в HTML, называют Web-страницей. Для ее просмотра используется Web-броузер.

HTTP – это протокол уровня приложений. Протокол работает по модели клиент-сервер

Новейшая история

В 1994 г. — консорциум W 3 C (W 3 Consortium) объединил ученых из разных университетов. Комитет стал заниматься стандартами в мире Интернета.

Первым шагом организации стала разработка спецификаций HTML 2.0 (ноябрь 1995 г.), HTML 3.2. (январе 1997 г.). И, наконец, HTML4.0 (декабрь 1997 г.). — стандарт, в котором идет разделение на логические и визуальные теги

1995 год. Приватизация Интернета• К 1995 году темпы роста сети Интернет

показали, что регулирование вопросов подключения и финансирования не может находиться в руках одного NSF.

• В 1995 году произошла передача региональным сетям оплаты за подсоединение многочисленных частных сетей к национальной магистрали

Россия в Интернете• В 1990 году создана сеть, объединявшая

разработчиков и пользователей Unix-совместимых компьютерных систем Института атомной энергии и нескольких других НИИ.

• К концу 1990 года сеть интегрировала более 30 организаций, состоялось ее подключение к Eunet (паневропейскому объединению Internet-сетей). Зарегистрирован домен верхнего уровня SU.

• 12.93 г. зарегистрирован домен RU — начало Рунета

2. Исторические этапы и задачи

Компьютер как универсальный инструмент работы с информацией стал мощным телекоммуникационным средством

Уровни реализации компьютером информационных процессов

• непосредственный обмен информацией между компьютером и пользователем,

• обмен информацией на расстоянии между компьютером и устройствами, работающими под его управлением,

• обмен информацией между компьютерами

3. Компьютерные сети и виды

Компьютерная сеть

• Совокупность компьютеров, связанных каналами передачи информации и совместно использующих данные и услуги, предоставляемые друг другу

Виды компьютерных сетей

• Локальные сети• Городские сети• Глобальные сети

• сети, связывающие компьютеры, работающие в рамках фирмы, организации, компании (корпоративные сети)

Корпоративные сети

• Локальные• Городские• глобальные

Структура КС

1. Сетевые средства и службы2. Носители для передачи данных3. Сетевые протоколы

В простейшем случае, КС – это несколько компьютеров, имеющих

• соответствующее программное обеспечение

• клиентов, обменивающихся данными или услугами

• канал связи для обмена информацией• правила, по которым происходит обмен

4. Сетевые средства и службы

• В сети работают различные службы, для организации которых используются многочисленные комбинации аппаратного и программного обеспечения

В сети действуют

• Поставщики услуг• Потребители услуг

Типы

1. Сервер – только предоставляет услуги2. Клиент – только потребляет услуги3. Клиент-сервер (1 + 2)

Сервер

• Комбинация аппаратуры и программного обеспечения, предоставляющая услуги в сети

• Может ли быть и сервером, и клиентом какой-нибудь конкретный компьютер?

Виды сетей по структурной организации

• Одноранговая • На основе сервера

• Сервер+рабочие станции

5. Носители для передачи данных и сетевое оборудование

Сетевое оборудование

• Носители• Сетевая интерфейсная плата

По участку сети, где стоит оборудование, его можно разделить на магистральное оборудование и оборудование "последней мили".

С точки зрения физической среды передачи можно выделить три категории, в зависимости от того, какой носитель (т.е. канал или среда передачи) используется для передачи данных. К ним относятся:

• кабель на основе витой пары; • оптико-волоконные кабели (+ системы и гибридные

системы, в которых вместе с оптико-волоконными кабелями используются также и коаксиальные кабели);

• беспроводные системы (н-ер, системы сотовой, радиорелейной или спутниковой связи)

Сравнение возможных технологий передачи данных

• Цифровая абонентская линия хDSL: очень широкое распространение; низкая стоимость прокладки; высокий уровень помех

• Кабельные модемы: кабельные сети уже существуют, полоса частот делится на всех пользователей, система является «открытой»

• Беспроводные и спутниковые технологии: быстрота и мобильность предоставления услуги, требуется создание определенной инфраструктуры

• Оптоволоконные линии: высокая скорость и качество линии, высокая стоимость кабельной сети

6. Сетевые протоколы

• Протокол – свод правил и стандартов, по которым взаимодействуют различные устройства

• Протокол – это не программа, но именно он определяет правила и поледовательность действий при обмене информацией, которые реализуются в установке сетевого оборудования и в программах, обеспечивающих работу сети

Управляет работой сети

• Специальная сетевая операционная система, которая размещается на сервере и частично – на рабочих станциях

7. Адреса в сети Интернет

Самостоятельная работа

8. Услуги Интернет

Самостоятельная работа