6.4.1. Особенности организации локальных вычислительных сетей.

Локальную вычислительную сеть (ЛВС) можно рассматривать как совокупность серверов и рабочих станций.

Сервер – компьютер, подключенный к сети и обеспечивающий ее пользователей определёнными услугами. Сервер – источник ресурсов сети. Он осуществляет хранения данных, управление базами данных, удалённую обработку заданий, печать заданий и ряд других функций, потребность в которых может возникнуть у пользователей.

Рабочая станция – персональный компьютер, подключённый к сети, через который пользователь получает доступ к её ресурсам. Рабочая станция функционирует как в сетевом, так и в локальном режиме. Она оснащена собственной операционной системой и обеспечивает пользователя всеми необходимыми инструментами для решения прикладных задач.

Обработка данных в вычислительной сети распределена между двумя объектами: клиентом и сервером. Клиент – задача, рабочая станция или пользователь вычислительной сети. Сервер выполняет запрос, поступивший от клиента, и передает клиенту результаты выполнения запроса. Клиент обрабатывает полученные данные и представляет результаты обработки в виде, удобном для пользователя. В принципе обработка данных может быть выполнена и на сервере. Для подобных систем приняты термины – системы клиент-сервер или архитектура клиент-сервер.

ЛВС бывают одноранговыми и с выделенным сервером. В одноранговой сети каждая рабочая станция может выполнять функции, как клиента, так и сервера. Для такой сети характерна низкая стоимость и высокая надежность. К недостаткам относятся:

- зависимость эффективности работы сети от количества станций;

- сложность управления сетью и обеспечения защиты информации;

- трудности обновления и изменения программного обеспечения станций.

В сети с выделенным сервером все рабочие станции взаимодействуют друг с другом через центральный (сетевой) сервер. Достоинства такой сети:

- надежная система защиты информации и высокое быстродействие;

- отсутствие ограничений на число рабочих станций и простота управления.

К недостаткам относятся высокая стоимость и меньшая гибкость по сравнению с одноранговой сетью.

6.4.2. Типовые топологии ЛВС.

Топология ЛВС – это геометрическая схема соединений узлов сети. Узел – любое устройство, непосредственно подключенное к передающей среде сети. Для ЛВС типичными являются три топологии: кольцевая, шинная и звездообразная.

В кольцевой топологии (рис. 6.1) узлы сети соединяются замкнутой кривой – кабелем передающей среды. Каждый промежуточный узел между передатчиком и приемником ретранслирует переданное сообщение. Принимающий узел распознает и получает только адресованные ему сообщения. Для доступа к передающей среде используется метод передачи права. Он основан на передаче по сети специального сообщения – маркера. Маркер – служебное сообщение определенного формата, в которое абоненты сети могут помещать свои информационные пакеты. Маркер циркулирует по кольцу и любой узел, имеющий данные для передачи, помещает их в свободный марке, устанавливает признак занятости маркера и передает его по кольцу. Узел, которому было адресовано сообщение, принимает его, устанавливает признак подтверждения приема информации и отправляет маркер в кольцо. Передающий узел, получив подтверждение, освобождает марке и отправляет его в сеть.

Кольцевая топология используется в сетях, занимающих сравнительно небольшое пространство при любых типах кабелей. Отличается низкой стоимостью, невысоким быстродействием и низкой надежностью.

Шинная топология (рис. 6.2) использует в качестве передающей среды любой кабель, по которому данные от передающего узла сети распространяются по шине в обе стороны. Промежуточные узлы не транслируют поступающих сообщений. Сообщение принимает только тот узел, которому оно адресовано. В этой топологии наиболее распространен множественный метод доступа к передающей среде с контролем несущей частоты и обнаружением конфликтов. Узел, желающий передать сообщение, «прослушивает» передающую среду, ожидая ее освобождения. Если среда свободна, узел начинает передачу.

ЛВС с шинной топологией обладает высоким быстродействием, простотой наращивания и конфигурирования, легко адаптируется к различным системам. По этим причинам сети шинной топологии наиболее распространены в настоящее время. Однако они имеют малую протяженность и не позволяют использовать различные типы кабеля в пределах одной сети.

В звездообразной топологии (рис. 6.3) вся информация передается через центральный узел, который транслирует, переключает и маршрутизирует информационные потоки в сети. Для доступа к передающей среде используется метод опроса. Клиент формирует запрос на сервер для выполнения сложных процедур, чтение файла, поиск информации в базе данных и т.д. Сервер выполняет запрос, поступивший от клиента, и передает результаты клиенту.

Такая топология значительно упрощает взаимодействие узлов ЛВС друг с другом, позволяет использовать более простые сетевые адаптеры. В то же время работоспособность ЛВС со звездообразной топологией целиком зависит от центрального узла.

Выбор той или иной топологии определяется областью применения ЛВС, географическим расположением ее узлов и размерностью сети в целом. В реальных вычислительных сетях могут использоваться более сложные топологии, представляющие сочетания типовых.

6.4.3. Объединение ЛВС.

Потребность в объединении ЛВС может возникать по ряду причин.

1.Расширение функциональных возможностей ранее созданной ЛВС.

2.Подключение ЛВС к сетям более высокого уровня с целью выхода на определенные информационные ресурсы.

3.Расширение сети в целом при отсутствии других технических возможностей.

Существует несколько способов объединения сетей.

Мост – устройство, соединяющее две сети с одинаковыми методами передачи данных. Мост может соединять сети разных топологий, но работающие под управлением однотипных операционных систем.

Маршрутизатор (роутер) – устройство, соединяющее сети разного типа, но использующее одну операционную систему. Задача маршрутизатора – отправить сообщение адресату в нужную сеть, и поскольку решается она на сетевом уровне, маршрутизатор зависит от протоколов обмена данными, но не зависит от типа сети. Выбор определенной станции сети производится маршрутизатором с помощью адреса сети и адреса узла. Маршрутизатор также выбирает наилучший путь для передачи сообщения абоненту сети, фильтрует проходящую через него информацию, направляя в одну из сетей только ту информацию, которая ей адресована. Кроме того, маршрутизатор обеспечивает балансировку нагрузки в сети, перенаправляя потоки сообщений по свободным каналам связи.

Шлюз – устройство, позволяющее организовать обмен данными между двумя сетями, использующими различные протоколы взаимодействия. Шлюз объединяет ЛВС различных типов, не зависит от используемой физической среды, но зависит от используемых протоколов обмена данными. С помощью шлюзов можно подключить ЛВС к главному компьютеру, а также к глобальной сети.

Мосты, маршрутизаторы и шлюзы конструктивно выполняются в виде плат, которые устанавливаются в компьютерах. Свои функции они могут выполнять как в режиме полного выделения функций, так и в режиме совмещения их с функциями рабочей станции вычислительной сети.

Глобальная сеть Internet

6.5.1. Структура и система адресации.

Internet объединяет глобальные вычислительные сети всего мира. Основные ячейки Internet – ЛВС. Это значит, что Internet не просто устанавливает связь между отдельными компьютерами, а создает пути соединения для более крупных единиц – групп компьютеров. Компьютеры, самостоятельно подключенные к Internet, называются хост-компьютерами (host – хозяин). Управляет хост-компьютером его собственник, называемый провайдером или, иначе, поставщиком услуг Internet.

Схема подключения ЛВС к Internet приведена на рис. 6.4. Важной особенностью Internet является то, что она не создает никакой иерархии – все компьютеры, подключенные к сети, равноправны.

Для каждого компьютера устанавливается физический IP-адрес (IP – межсетевой протокол), состоящий из четырех десятичных чисел (адрес сети – два числа, адрес подсети и адрес компьютера в подсети), разделенных точкой. Каждое из этих чисел имеет значение от 0 до 255. Фи зический адрес неудобен для человека, поэтому физическому адресу ставится  в соответствие доменный (символьный) адрес, определяющий ряд хост-компьютеров (область адресного пространства сети).

В отличие от физического адреса доменный адрес читается в обратном порядке: вначале идет имя компьютера, затем имя сети, в которой он находится. Таким образом, доменный адрес записывается следующим образом:

<протокол службы>:// <имя компьютера>.<имя домена> [/<путь к файлу>],

где в квадратных скобках указан необязательный элемент адреса.

Для пользователей Internet адресами могут быть их регистрационные имена на сервере. В этом случае за именем следует знак @ и все это слева присоединяется к имени компьютера (сервера).

 Географические домены состоят из двух букв (Франция – fr, Канада – са, США – us, Россия – ru и т.д.). Внутри доменов возможно разделение по различным признакам. Так, домены, разделенные по тематическим признакам, имеют трехбуквенное сокращение (учебные заведения – edu, правительственные – gov, коммерческие организации – com и т.д.). В свою очередь, например учебные заведения, разделяются на университеты, колледжи, школы и т.д. В итоге имя домена включает несколько уровней доменов, разделенных точкой. При этом слева от домена верхнего уровня располагаются имена его поддоменов так, что крайним слева оказывается имя самого младшего поддомена.

6.5.2. Службы Internet.

Каждая служба предоставляет пользователю определенного рода услуги и поддерживается своими (прикладными) протоколами. Для работы с прикладными протоколами необходимо установить соответствующие программы-клиенты. Ниже приводится краткая характеристика основных служб (услуг) современной глобальной сети Internet.

Telnet – дает возможность пользователю работать с удаленным компьютером как со «своим». Такое управление называют терминальным. Служба Telnet используется для проведения сложных математических расчётов на удалённых вычислительных центрах, для дистанционного управления телескопами, видеокамерами и промышленными роботами.

E - mail – электронная почта. Главным ее преимуществом является независимость от времени. Электронные письма могут содержать текст, а также графические, звуковые и двоичные файлы.

WWW (Всемирная информационная сеть) – гипертекстовая информационно-поисковая система. Гипертекст – текст, содержащий в себе связи с другими текстами, графической, видео- или звуковой информацией. В документе гиперссылка представлена выделенным фрагментом текста. Гипертекстовые документы формируются с помощью специального языка HTML (языка разметка гипертекста).

Блоки данных (страницы) сети WWW размещаются на отдельных компьютерах, называемых Web-серверами и принадлежащих отдельным организациям или частным лицам. Наименьший документ сети, имеющий собственный доменный адрес, называется Web-страницей. Группа тематически объединенных Web-страниц, размещенных на одном сервере, называется сайтом. Таким образом, с помощью гипертекстовых ссылок, размещенных на Web-страницах, пользователь может быстро переходить от одного документа к другому, от сайта к сайту, от сервера к серверу.

Программы, предназначенные для просмотра Web-страницы, называют браузерами (обозревателями). В настоящее время браузеры становятся универсальными клиентами, позволяющими получать файлы, почту, новости, видеоконференции, радиопередачи. В России наибольшее распространение получили браузеры Internet Explorer (IN) и Netscape Navigator (NN).

Usenet – телеконференции, распространение новостей и всех сообщений Internet. Телеконференция подобна доске объявлений, на которой любой может читать и писать. Услуга поддерживается протоколом NNTP.

FTP – обмен отдельными файлами и целыми программами. Поддерживается протоколом ftp. Если связь установлена, появится приглашение ввести имя пользователя. Пользователь, не зарегистрированный на FTP-сервере, может представиться именем «anonymous». При запросе пароля можно ввести свой адрес электронной почты.

IRC – прямое общение нескольких человек в режиме реального времени. Этот вид услуг называют еще чат-конференцией.

ICQ – Internet-пейджер, позволяющий вести двухсторонний обмен информацией в режиме реального времени. Программа автоматически ищет заранее отобранных людей и уведомляет пользователя об их подключении к сети.

Internet Phone – Интернет-телефония. Речь преобразуется в цифровой файл, который передается по сети. Возможна также передача видеоизображения, обмен текстовыми сообщениями, совместное использование графического редактора, обмен файлами.

6.5.3. Поиск информации в WWW.

Чтобы открыть Web-страницу по известному адресу достаточно в адресную строку браузера ввести соответствующий адрес или адрес страницы, содержащей ссылку на нужную страницу. Однако обычно месторасположение нужной информации неизвестно и найти ее можно лишь с помощью поисковой службы. Основными из зарубежных поисковых служб являются Yahoo!, AltaVista, Inktomi, Excite. Из отечественных – Aport, Atrus, Rambler, Yandex.

По способу формирования баз данных существует два вида поисковых систем – поисковые каталоги и поисковые индексы.

Поисковые каталоги предназначены для поиска по темам. Крупнейшим поисковым каталогом мира на сегодняшний день считается Yahoo!. Принцип действия поискового каталога заключается в следующем. На начальной странице поискового каталога пользователь выбирает интересующую его тему. Затем в рамках темы выбирает категорию, потом подкатегорию, и так далее, пока не получает конкретный список Web-страниц, рекомендованных для просмотра.

Данные заносятся в каталоги редакторами, людьми, поэтому поисковый каталог обеспечивает высокое качество поиска.

Поисковые указатели (индексы) обеспечивает поиск по заданным ключевым словам. Ключевое слово – это любое слово естественного языка в любом падеже, в наибольшей степени отражающее содержание искомого документа. Принцип действия поискового указателя заключается в следующем. Пользователь с помощью ключевых слов формирует запрос – набор ключевых слов или словосочетаний. В ответ поисковая система выдает список ссылок на Web-страницы, содержащие данные ключевые слова в любых сочетаниях.

В этом случае поиск полностью автоматизирован, то есть отсутствует «человеческий фактор», поэтому количественно результат поиска намного превышает результаты поиска по каталогам. Эффективно сузить поиск можно с помощью арифметических или логических операторов.

Для поиска Web-страниц, на которых одновременно присутствуют все ключевые слова надо перед каждым из них поставить знак «+» или соединить их оператором AND (И). Команду AND поддерживают абсолютное большинство основных поисковых служб, за исключением Google, Infoseek, LookSmart и Yahoo!, использующих знак «+». Апорт 2000 позволяет использовать английское AND, русское И, а также знаки «&» и «+». Система Rambler использует AND или знак «&». Система Yandex – знак «&» или пробел, если требуется одновременное присутствие слов в одном предложении, либо пару знаков «&&», если требуется одновременное присутствие слов во всем документе. Результат поиска будет тем точнее, чем больше ключевых слов в запросе.

С целью исключения вопросов, связанных с данной темой, но в настоящее время не представляющих интереса, используется знак "-" или оператор NOT (НЕТ). Эту команду поддерживает большинство служб, за исключением Google, Infoseek, LookSmart и Yahoo!. Системы AltaVista, Excite, Snap требуют специальной формы записи этой команды: вместо NOT в них следует давать команду AND NOT. Наряду с командой NOT в системе Апорт 2000 разрешается использовать команду НЕ, а в системе Rambler – команду «!». Система Yandex реализует команду И НЕ, которая записывается значком «~», если относится к одному предложению и парой значков «~~», если относится ко всему документу.

Например, требуется найти всю информацию по оптике, но только по геометрической оптике, а не по волновой. Тогда запрос должен быть оформлен как «+свет +оптика–волна» или как «свет AND оптика NOT волна».

Для поиска Web-страниц, содержащих ключевые слова в любом падеже, используется подстановочный символ «*». Например, по запросу +свет* +оптик* -волн* отыщется и документ с таким предложением как «В геометрической оптике световой луч рассматривается как прямая линия».

Для поиска документов, абсолютно точно содержащих некоторый текст, запрос оформляется в виде этого текста, заключенного в кавычки.

Оператор NEAR позволяет разыскать документы, в которых ключевые слова присутствуют не просто одновременно, а находятся поблизости друг от друга. Максимальный интервал между словами задают параметром /# (# – цифра или число, указывающее максимально допустимое расстояние между ключевыми словами). Например, команда ночь NEAR/10 река позволит разыскать документы, в которых есть описание реки ночью, если слова ночь и река отстоят друг от друга не более чем на 10 слов. В системе Rambler аналогичная команда имеет вид $NEAR:. В системе Апорт 2000 расстояние между словами задается командой СЛ# (…, …, …), где вместо многоточий следует подставить список ключевых слов. В системе Yandex расстояние задается в круглых скобках после дробной черты: …/ (-# #). При этом указывать расстояния можно как «вперед», так и «назад». Команда NEAR дает лучшие результаты поиска.

Вложение операторов позволяет создавать весьма сложные запросы. Выполняется вложение с помощью круглых скобок, команда в которых выполняется первой.

К сожалению, каждая поисковая система имеет свой синтаксис написания запросов. Поэтому перед формированием сложных запросов следует уточнить правила использования логических и других операторов.

В последнее время многие поисковые системы превращаются в порталы. Это означает, что задача поиска передается на партнерских основаниях «третьим» фирмам, а сами поисковые системы сосредоточиваются на обслуживании клиентов и привлечении рекламодателей. Порталом называется начальная страница браузера, на которой уже представлено несколько ссылок на основные поисковые системы, имеется доступ к электронной почте, отображаются последние новости из мира политики, искусства, спорта, бизнеса и т.п.