Министерство сельского
хозяйства
Российской Федерации
ФГБОУ ВПО
Государственный
аграрный университет
Северного Зауралья
Институт Экономики
и финансов
Кафедра Экономико-математических
Методов и вычислительной
техники
РЕФЕРАТ
по
теме:
Теоретические
основы Интернета. Протоколы
Руководитель
Н.Е.Отекина
Исполнитель
И.В.Зыкова
Тюмень,2012г.
Оглавление
Введение……………………………………………………………………………...3
Глава 1. Теоретические основы
Интернета……………………………………….4
- История появления Интернета………………………………………………....4
- Основы компьютерной коммуникации………………………………………..6
- Адресация в интернете…………………………………………………………10
- Сервисы интернета……………………………………………………………..14
Глава 2. Протоколы………………………………………………………...17
2.1 Понятие протокола………..……………..…………………………….17
2.2 Архитектура и
протоколы компьютерных сетей………………….18
2.3 Локальные
вычислительные сети……………………………………22
Список литературы…………………………………………………………28
Введение
Прежде чем вы поймете,
что такое Интернет, необходимо узнать
немного больше о компьютерных сетях вообще.
Это чрезвычайно важно, поскольку Интернет
- это суперсеть, которая может оказаться
намного сложнее для понимания, чем обычная
компьютерная сеть. А компьютерная сеть
- это способ электронного взаимодействия
двух или больше компьютеров.
Компьютер знает,
как проводить расчеты и как общаться
с вами. Обычно компьютер общается с вами,
отображая информацию на экране; а вы общаетесь
с компьютером с помощью клавиатуры или
мыши. Сегодня существует множество других
возможных видов связи между компьютерами
и людьми, например с помощью динамика
и микрофона, но экран, клавиатура и мышь
все еще остаются самыми распространенными
средствами такой связи.
Компьютеры не могут
общаться между собой так же, как с людьми.
Они взаимодействуют с помощью сетей.
Подключение компьютера к сети часто является
весьма ловким трюком; прежде чем компьютеры
смогут общаться между собой в сети, должно
произойти множество событий.
Глава 1
- История появления
Интернета
Интернет — это
общемировая совокупность компьютерных
сетей, связывающая между собой миллионы
компьютеров.
Прообраз сегодняшней
сети Интернет зародился в 1969 году, по
заказу Пентагона американское агентство
перспективных исследований (ARPA) с помощью
коммуникационных каналов связало между
собой главные научно-исследовательские
центры страны. Так появилась сеть по названием
ARPANet, состоявшая в начале из всего четырех
узлов. Для достижения лучшей живучести
при возможных повреждениях каналов в
результате военных действий (в то время
шла «холодная война»), в сети ARPANet была
применена гибкая маршрутизация (сообщения
по сети передаются не целиком, а небольшими
частями-пакетами, каждый из которых добирался
до адресата по произвольному маршруту,
т.е. может выбрать не разрушенный канал).
После того как пакеты достигают места
их назначения, разрозненные части вновь
образуют единое целое сообщение. Так
собственно и зародился протокол TCP/IP,
впоследствии ставший идеологической
основой Интернет.
Работы,
проведенные ARPA по созданию глобальной
сети, устойчивой к повреждениям каналов,
оказались весьма перспективными. В 1971г.
В составе сети было уже 15 узлов, а к 1972г.
Это число возросло до 40. В 1973г. ARPANet приобрела
статус международной сети, когда к ней
подключились компьютерные центры в Англии
и Норвегии. Однако параллельно с ARPANet
шло развитие других сетей, каждая из которых
была несовместима с другими и обладала
собственными протоколами передачи данных
и системой адресации. Чтобы наладить
процесс передачи данных между сетями
и свести их затем в одну глобальную сеть,
агентство ARPA начало программу Interneting
Project (Проект соединения сетей). К 1974г. Эта
программа предложила протокол TCP/IP как
общий стандарт передачи данных, и начался
процесс слияния ранее разнородных сетей.
В 1975г. В объединенную сеть входило порядка
60 крупных исследовательских центров,
работавших на вычислительных машинах
фирмы DEC – терминалах VAX и PDP 10s. Главной
сетевой ОС стала система UNIX, поддерживающая
заметное количество платформ и позволяющая
подключаться к сети большому числу пользователей.
В
1980г. К ARPANet подключилась крупная сеть
CSNET, объединявшая нескольких штатов. Это
подстегнуло процесс доработки протокола
TCP/IP, который позволил создавать шлюзы
между разнородными сетями и стал использовать
расширенную систему адресации: 32 байта
вместо прежних 8. Именно благодаря механизму
шлюзов в 1982г. В Европе зародилась единая
сеть EUNet (European UNIX Network). В 1983г., когда «холодная
война» сменилась «разрядкой», сеть ARPANet
была разделена на две части – военную
и гражданскую. Перед этим министерство
обороны США обязало все узлы ARPANet перестроить
под TCP/IP. Это решение, позволившее свободно
подключать к ARPANet новые сети, послужило
началом быстрого роста глобальной Всемирной
сети, в которой TCP/IP стал основным протоколом.
Поэтому годом рождения сегодняшней сети
Интернет обычно считают 1983г. И хотя в
1991 г. ARPANet прекратила свое существование,
сеть Интернет продолжала стремительно
развиваться.
К маю 1994 г. Более
2,2 млн компьютеров были подключены к Интернет.
Сейчас любой, у кого есть компьютер и
модем, может сделать это (разумеется,
если услуги местной телефонной сети доступны
и приемлемого качества).
Структура российского
сегмента Интернет начала формироваться
в 1991-1992 гг. (Eunet/Relcom, Sovam Teleport, «Гласнет»,
FREEnet), причем конечным пользователям поначалу
предоставлялись в основном услуги электронной
почты. Началось массовое предоставление
услуг по подключению к Интернет по выделенным
и коммутируемым соединениям; основным
толчком к развитию этого рынка послужил
взрывной рост популярности World Wide Web.
- Основы компьютерной
коммуникации
Компьютеры могут
эффективно использоваться и при автономной
работе, но еще большие результаты могут
быть достигнуты при их объединении в
сеть (Network).
Под компьютерной
сетью понимают систему распределенных
на территории аппаратных, программных
и информационных ресурсов (средств ввода/вывода,
хранения и обработки информации), связанных
между собой каналами передачи данных.
При этом обеспечивается совместный доступ
пользователей к информации (базам данных,
документам и т.д.) и ресурсам (жесткие
диски, принтеры, накопители CD-ROM, модемы,
выход в глобальную сеть и т.д.).
Сообщения передаются
по каналу связи с использованием одного
из методов, таких как:
· симплексный
– передача только в одном направлении.
Используется, например, в телевидении
и радиовещании;
· полудуплексный
– передача в обоих направлениях поочередно.
Этот метод характерен для телеметрии
и факсимильной связи;
· дуплексный
(или полнодуплексный) – одновременная
передача в обоих направлениях. Используется
в глобальных сетях.
Обмен данными в
компьютерных сетях осуществляется по
сложной иерархической схеме, в которой
можно выделить много уровней и подуровней.
Наибольшую известность приобрела так
называемая модель OSI (Open System Interconnection),
согласно которой различают 7 уровней
взаимодействия между компьютерами: физический,
канальный, сетевой, транспортный, уровень
сеансов связи, представления данных и
прикладной уровень (в 2.2 они подробно
расписаны).
Любая компьютерная
сеть характеризуется топологией, протоколами,
интерфейсами, сетевыми техническими
и программными средствами (т.е. архитектурой
сети).
Каждый уровень
должен обеспечивать выполнение определенных
для него моделью OSI функций, осуществлять
необходимый сервис для вышележащего
уровня и взаимодействовать с аналогичным
уровнем в другой компьютерной системе.
Для такого взаимодействия на каждом уровне
имеется набор сетевых протоколов (правил
взаимодействия), определяющих формат
и процедуры обмена информацией. Например,
протоколы канального уровня определяют,
как выполняется соединение, преодолевается
шум на линии и обеспечивается безошибочная
передача данных между модемами.
Сетевые стандарты
в свою очередь включают в себя какой-либо
общепринятый протокол или набор протоколов.
Функционирование сетевого оборудования
невозможно без использования взаимоувязанных
стандартов. Их согласование достигается
как за счет непротиворечивых технических
решений, так и за счет группировки стандартов.
1) Стандарт Token
Ring. Разработан IBM в 1984 г. В ЛС (локальных
сетях) с передачей маркера сообщения
передаются последовательно от одного
узла к другому. Каждый узел сети получает
пакет от соседнего узла. Если данный узел
не является адресатом, то он передает
тот же самый пакет следующему. Передаваемый
пакет может содержать либо данные, направляемые
от одного узла другому, либо маркер. Маркер
– это короткое сообщение, являющееся
признаком незанятости сети. В том случае,
когда рабочей станции необходимо передать
сообщение, ее сетевой адаптер дожидается
поступления маркера, а затем формирует
пакет, содержащий данные, и передает этот
пакет в сеть. Пакет распространяется
по ЛС от одного сетевого адаптера к другому
до тех пор, пока не дойдет до компьютера-адресата,
который произведет в нем стандартные
изменения. Эти изменения являются подтверждением
того, что данные достигли адресата. После
этого пакет продолжает движение дальше
по ЛС, пока не возвратится в тот узел,
который его сформировал. Узел-источник
убеждается в правильности передачи пакета
и возвращает в сеть маркер. Важно отметить,
что в ЛС с передачей маркера функционирование
сети организовано так, что коллизий возникнуть
не может. Пропускная способность сетей
Token Ring достигает 16 Мбит/с. Оборудование
для них производят многие фирмы, в том
числе IBM, 3COM.
2) Стандарт Ethernet.
В сетях Ethernet адаптеры непрерывно находятся
в состоянии прослушивания сети. Для передачи
данных сервер или рабочая станция должны
дождаться освобождения ЛС и только после
этого приступить к передаче. Однако не
исключено, что передача может начаться
сразу несколькими узлами сети одновременно,
что приводит к коллизии. В этом случае
узлы должны повторить свои сообщения.
Повторная передача производится адаптером
самостоятельно без вмешательства процессора
компьютера. Время, затрачиваемое на преодоление
коллизии, обычно не превышает 1 мкс. Передача
сообщений в сети Ethernet производится пакетами
со скоростью 10 Мбит/с. Естественно, реальная
загрузка сети меньше, поскольку требуется
время на подготовку пакетов. Все узлы
сети принимают каждое сообщение, но только
тот узел, которому оно адресовано, посылает
подтверждение о приеме. В связи с повышением
требований к полосе пропускания этот
стандарт был расширен технологией Fast
Ethernet, обеспечивающей скорость передачи
100 Мбит/с. Основными поставщиками оборудования
для сетей Ethernet являются фирмы 3COM, DEC, CNET,
SMC.
3) Асинхронный
режим передачи ATM (Asynchronous Transfer Mode). Базовый
профиль протоколов ATM был разработан
в 1989 г. В США для современной высокоскоростной
технологии связи. При использовании ATM
данные любого типа, от обычного текстового
файла до видеофильма, преобразуются в
пакеты одинаковой длины. Эта технология
относится к классу трансляции ячеек;
каждая ATM-ячейка состоит из 53 байт (5 байт
заголовка и 48 байт передаваемых данных).
Фиксированный размер пакета упрощает
обработку и передачу данных в сети. Стандарт
ATM рассчитан на скорость передачи порядка
2,5 Гбит/с. Его преимуществом является
использование новейших достижений в
области вычислительной техники, телевидения
и средств связи. Главные недостатки технологии
ATM — незавершенность стандартов и высокая
стоимость оборудования.
4) Стандарт 100VG-AnyLAN.
Технология 100VG-AnyLAN сочетает в себе быстрый
и простой доступ к данным (что характерно
для Ethernet), возможность контроля за задержкой
информации, жесткое управление (типичное
для Token Ring) и позволяет примерно в 10 раз
повысить скорость передачи информации,
не изменяя инфраструктуры ни сети Ethernet,
ни Token Ring. Поддержка стандартом кадров
этих сетей обеспечивает легкий переход
к нему при использовании существующих
сетевых приложений, облегчает межсетевое
взаимодействие через маршрутизаторы
и мосты, а также обеспечивает совместимость
с анализаторами протоколов. Для подсоединения
пользователей сетей Ethernet и Token Ring к 100VG-AnyLAN
необходим только выравнивающий их скорости
буфер. Максимальная скорость передачи
данных составляет 100 Мбит/с. В качестве
физической среды может использоваться
неэкранированная витая пара категорий
3,4 и 5, экранированная витая пара или оптическое
волокно.
5) Стандарт FDDI описывает
оптоволоконный интерфейс распределенных
данных; в нем используется схема передачи
маркера. Отметим, что в FDDI маркер посылается
сразу же вслед за передачей пакета в сеть
(в Token Ring он генерируется только после
возвращения к рабочей станции посланного
ей сообщения). Кроме того, FDDI использует
два независимых кольца с противоположной
ориентацией для передачи данных (одно
из них является резервным). По сравнению
с Token Ring время обладания маркером ограничено.
В качестве физической среды может использоваться
только оптоволоконный кабель. Максимальная
скорость передачи данных по сети составляет
100 Мбит/с. Оборудование для сетей FDDI в
основном производят фирмы DEC, Cisco, 3COM.
1.3 Адресация
в интернете
Уникальные номера,
которые применяются для идентификации
компьютеров в Интернете, называются IP-адресами.
Каждый компьютер, подключенный к сети,
имеет IP-адрес.
IP-адрес: x.x.x.x
- где x – число от 0 до 255, называемое октетом,
т.к. в двоичном представлении имеет 8 разрядов.
Комбинация четырех октетов дает 232 значений,
т.е. примерно 4,3 млрд. комбинаций.