Глобальные вычислительные сети
Глобальные сети (как и локальные) состоят из компьютеров, соединенных каналами связи. Глобальные вычислительные сети (ГВС) всего мира объединены между собой с помощью Интернета.
Для работы в ГВС пользователю необходимо иметь соответствующее аппаратное и программное обеспечение. В простейшем случае из аппаратных средств нужно дополнительно установить модем, с помощью которого осуществляется связь по телефонной линии (например, из квартиры). Заметим, что современные ЭВМ оснащены сетевыми картами, и при подключении к сети по выделенному каналу не нужны дополнительные аппаратные средства.
Программное обеспечение делится на два класса:
программы-серверы, размещенные на том узле сети, который обслуживает компьютер пользователя;
программы-клиенты, которые находятся на компьютере пользователя и пользуются услугами сервера.
Глобальные сети предоставляют пользователям разнообразные услуги. ГВС позволяют работать с распределенными базами данных, обмениваться письмами с помощью электронной почты, сообщениями с помощью телеконференций, беседовать в реальном масштабе времени, пересылать файлы и т. д. Каждая услуга (иногда говорят: служба, сервис) работает по определенным правилам (протоколам).
Для реализации каждой сетевой услуги требуются своя программа-сервер и своя программа-клиент. Например, существуют почтовые серверы и клиенты.
В то же время современные браузеры (программы-навигаторы, исследователи, обозреватели) постепенно берут на себя функции нескольких отдельных служб глобальной сети и становятся "универсальными" клиентами. Термин "сервер" имеет второе значение.
Сервером называют также и компьютер, на котором установлены программы-серверы. На одном компьютере-сервере могут работать сразу несколько программ-серверов. Чаще всего мы будем понимать под термином "сервер" некий компьютер.
Глобальная сеть Интернет представляет собой совокупность узлов, содержащих коммутационное оборудование и серверы. Узлы объединяются между собой каналами связи. Каждый узел содержит один или несколько мощных компьютеров-серверов, которые работают чаще всего под управлением операционной системы UNIX. Такой узел порой называют хостом. Управляет узлом его собственник - организация, которая называется провайдером (от англ, provide - обеспечивать) или поставщиком услуг Интернета. К узлам подключаются пользователи - локальные вычислительные сети и от дельные компьютеры-клиенты. Среди наиболее известных провайдеров России можно выделить: GlasNet, "Relcom", "Демос", Sovam Teleport, Sprint-Россия. В США крупнейшими провайдерами считаются CompuServe и AmericaOnLine (AOL). Провайдеров можно условно разделить на международных, национальных и региональных. В России национальными провайдерами (их иногда называют первичными провайдерами) являются, например, GlasNet, "Relcom", "Демос". К первичным провайдерам подключаются региональные (вторичные) провайдеры.
Примерная схема соединений показана на рисунке, из которого видно, что компьютеры пользователей могут подключаться к глобальной сети, как через ЛВС, так и непосредственно подсоединяться к любому провайдеру.
Ш1
31211 31212 ------ 42211
На рисунке приняты следующие обозначения:
М - международный провайдер
Н - национальный провайдер
Р - региональный провайдер
ЛВС - локальная вычислительная сеть
ПС - прокси-сервер
Ш - шлюз
Зер - зеркало
Б - брандмауэр
К - компьютер
Обсудим некоторые частоиспользуемые термины .
Зеркало - сервер, который является копией другого популярного, но (как правило) далеко расположенного сервера. Зеркало используется для снижения нагрузки в глобальной сети и повышения скорости передачи информации. Содержимое зеркала периодически обновляется. Если, например, пользователю компьютера 22111 требуется получить информацию с сервера Н11, то он ее получает с близко расположенного зеркала Зер1. При этом содержимое зеркала практически совпадает с содержимым сервера НИ.
Прокси-сервер - компьютер, который используется для снижения нагрузки в сети и повышения быстродействия. На прокси-сервере непродолжительное время хранится информация, к которой пользователи проявляют повышенный интерес. Если какой-либо пользователь недавно просматривал Web-страницу, которую решил посмотреть второй пользователь этой же локальной сети, то второму пользователю она будет передана с прокси-сервера. Внешне второму пользователю будет казаться, что установлена связь с первоисточником информации. Предположим, что пользователь ЭВМ 1111 недавно получил файл с сервера Р421. Если эту же информацию пытается получить пользователь компьютера 1112, то она поступает с близко расположенного ПС1. Прокси-сервером может быть любая ЭВМ, на которую установлена программа прокси-сервер. Информация на прокси-сервере стирается по мере угасания интереса к ней и заменяется новой, более актуальной.
Шлюз - программно-аппаратное средство, предназначенное для соединения двух разнородных сетей, работающих по разным правилам (протоколам).
Серьезной проблемой при работе в сети является защита информации от несанкционированного доступа. По этой причине локальные сети банков, оборонных предприятий, коммерческих фирм защищают от проникновения в них со стороны Интернета. Для этих целей используют брандмауэр.
Брандмауэр - программно - аппаратное средство (межсетевой экран), которое предотвращает несанкционированный доступ (вход) в защищаемую сеть. Межсетевой экран контролирует все информационные потоки между локальной и глобальной сетями, работая как некоторая "информационная мембрана". Экран можно представлять себе как набор фильтров, анализирующих проходящую через них информацию. На основе заложенных алгоритмов брандмауэр принимает решение: пропустить эту информацию или отказать в ее пересылке. Кроме того, брандмауэр фиксирует все незаконные попытки доступа к информации и сигнализирует о ситуациях, требующих немедленной реакции (поднимает тревогу). Следует заметить, что Интернет -подвижная, быстро изменяющаяся структура, конфигурация которой зависит от множества факторов. Поэтому нарисовать достоверную схему соединения множества узлов принципиально невозможно. Соединения могут быть самыми разнообразными: региональные провайдеры могут соединяться между собой, зеркала могут устанавливаться в любом месте, отдельные пользователи могут подключаться к любому провайдеру и т. д. Бурный рост услуг, предоставляемых в Интернете, приводит к перегрузке узлов и каналов связи, что снижает скорость и надежность передачи информации. При этом средства телекоммуникаций развиваются крайне неравномерно и, в основном, они появляются там, где государство и частные фирмы считают нужным вкладывать средства в их развитие.
Определение пути, по которому будет передано сообщение, осуществляется с помощью специального устройства - маршрутизатора.
Маршрутизатор (Router) - устройство, которое работает с несколькими каналами, направляя в какой-нибудь из них очередной блок (пакет) данных. Маршрутизатор выбирает канал по адресу, указанному в заголовке пришедшего сообщения (пакета). Для каждого поступающего пакета маршрутизатор принимает индивидуальное решение о пути следования пакета к сети, в которой находится машина-адресат.
Процедура выбора пути передачи информации называется маршрутизацией. Проблема выбора маршрута осложняется тем, что географически самый короткий путь не всегда является самым лучшим. Часто критерием при выборе маршрута является время передачи данных по этому маршруту. Оно зависит от пропускной способности каналов связи и интенсивности нагрузки (трафика), которая может изменяться с течением времени. Некоторые алгоритмы маршрутизации пытаются приспособиться к изменению нагрузки, в то время как другие принимают решения на основе средних показателей за длительное время. Выбор маршрута может осуществляться и по другим критериям, например, надежности передачи информации. Между конечными компьютерами может быть несколько десятков узлов, маршрутизаторов, множество промежуточных физических сетей различных типов, но программа-клиент будет воспринимать этот конгломерат как единую физическую сеть. Образно маршрутизатор можно сравнить с телевизионной камерой, установленной на вертолете. С помощью такой камеры хорошо видны дороги и потоки движущихся автомобилей. Такой общий вид позволяет выбрать водителю наиболее свободный и удобный (иногда обходной) путь движения транспорта. Таким образом, протокол IP выполняет функции маршрутизации, выбирая нужный путь для передачи сообщения в паутине сетей. На каждом узле маршрутизатор определяет, в каком направлении передать поступившее сообщение.
Краткие итоги
Глобальные сети отличаются от локальных сетей значительно большей протяженностью, отсутствием единого владельца всех каналов связи, которые связывают ГВС между собой.
Интернет - это совокупность множества глобальных сетей (сеть сетей).
Сервер - компьютер, который предоставляет услуги другому компьютеру-клиенту.
