Компьютер-связист

В этой лекции узнаете:

• что такое телекоммуникации, и какие бывают сети;
• что такое сервер, и зачем нужен модем;
• с какой скоростью можно передавать информацию, и зачем нужна коррекция ошибок;
• а также электронная почта, телеконференции и другие услуги компьютерных сетей.

Необходимость обмениваться информацией на расстоянии существует издавна. Для этого придумано множество разных средств: почта и телеграф, телефон и радио... Теперь к ним добавилось еще одно средство -- компьютерные телекоммуникации ¹⁶.

Для связи компьютеров между собой они объединяются в вычислительные сети. В сети может быть всего несколько ЭВМ, находящихся в одном помещении, офисе или здании. Тогда эта сеть называется локальной ¹⁷ (ЛВС). Она может существовать сама по себе, а может и объединяться с другими. Есть сети, охватывающие город или целый регион. Существуют и всемирные -- глобальные ¹⁸ сети.

Информационно-вычислительная сеть (network, вычислительная сеть) – система взаимосвязанных аппаратных и программных компонентов, обеспечивающих коллективное использование аппаратных, программных и информационных ресурсов.

Аппаратные компоненты ИВС – компьютеры различных типов и коммуникационное оборудование (кабельные системы, повторители, мосты, маршрутизаторы и др.).

Программные компоненты – сетевые операционные системы и сетевые приложения (почтовые программы, сетевые базы данных и др.).

Трафик (движение) – поток сообщений в сети.

Большинство сетей строится с использованием выделенных серверов ¹⁹ -- специальных мощных компьютеров, предоставляющих услуги другим компьютерам: доступ к информации на своих дисках, пересылку данных, возможность использования тех или иных периферийных устройств (например, принтера) и т. д. Иногда в качестве сервера используют просто достаточно мощный персональный компьютер, но чаще это -- специально разработанная машина, рассчитанная на непрерывную работу в течении многих месяцев, с устройствами дисковой памяти повышенной надежности, резервированием блоков, а зачастую и возможностью замены неисправного блока без выключения сервера. Компьютеры, пользующиеся услугами сервера, обычно называют клиентами.

Локальные сети (Local Area Networks – LAN) обычно привязаны к конкретным объектам (сети предприятий, фирм, банков, офисов). Четких ограничений на удаленность абонентов нет (до 10 – 15 км).

Региональные сети (Metropolitan Area Networks – MAN) связывают абонентов или локальные сети в пределах города, района, области или небольшой страны. Расстояние между абонентами – десятки и сотни км.

Глобальные сети (Wide Area Networks – WAN) объединяют абонентов, расположенных в разных странах или на разных континентах. Используют телефонные линии, системы радиосвязи и спутниковой связи.

Интранет (intranet) представляет собой защищенную от внешнего вторжения информационную среду, основанную на Web-интерфейсе, пользователями которой являются сотрудники компании. Интранет должна обладать надежными механизмами защиты от несанкционированного доступа и средствами разграничения доступа к информации различных категорий пользователей.

Экстранет (extranet) – распределенная информационная среда, объединяющая филиалы компании, ее партнеров и клиентов. Экстранет можно рассматривать как расширение интранет, содержащее области, к которым разрешен доступ внешним пользователям. Экстранет используется как источник информации об услугах и продуктах. Пользователи экстранет используют инструменты запросов, отчетов и даже аналитики.

Небольшие локальные сети нередко строятся так, что каждый компьютер может предоставить свои ресурсы остальным. Такие сети называются одноранговыми.

Для передачи данных в локальных сетях используются специальные линии связи, чаще всего -- кабельные, а в последнее время и оптоволоконные. При связи на больших расстояниях прокладка таких линий имеет смысл, если необходимы высокая скорость передачи и повышенная надежность. В большинстве же случаев выгоднее воспользоваться уже существующими линиями общего назначения, например, телефонными. Однако при этом возникает одна техническая проблема: телефонные линии предназначены для передачи звукового -- непрерывно изменяющегося сигнала (такие сигналы называют аналоговыми). А компьютер передает сигнал, изменяющийся скачкообразно (дискретный). Поэтому возникает необходимость сначала преобразовать дискретный сигнал в аналоговый, а после передачи выполнить обратное преобразование. Эту задачу решает особое устройство -- модем (модулятор-демодулятор). Модем может быть внешним, подключающимся к одному из последовательных портов компьютера, и внутренним -- устанавливающимся внутрь системного блока.

Пожалуй, наиболее важной для пользователя характеристикой модема является скорость, с которой передается информация. Она измеряется в битах в секунду (бит/с)²⁰. Первые модемы передавали данные со скоростью до 300 бит/с, скорость же современных достигает 28800 бит/с и даже больше.

За какое время можно будет передать страницу текста (примерно 2500 символов)? Каждый символ кодируется одним байтом, значит, страница -- 2500 байт = 2500 x 8 бит = 20000 бит. На скорости 300 бит/с для ее передачи потребовалось бы 20000 бит: 300 бит/с = 67 с -- более минуты. При скорости же 28800 бит/с время передачи будет меньше одной секунды²¹.

Передать больше информации за то же время можно не только увеличив скорость, но и сжав данные. Причем для этого совсем не обязательно использовать какие-либо программы-компрессоры. Большинство современных модемов умеют сжимать передаваемую информацию "на лету".

К сожалению, даже специализированные каналы связи, а тем более, телефонные линии далеко не идеальны. Существуют шумы и помехи, искажающие сигнал, могут происходить кратковременные пропадания сигнала и т. п. А ведь в большинстве случаев достаточно одного неверного бита, чтобы полученной информацией было невозможно воспользоваться. И тут на помощь приходит коррекция ошибок. Идея состоит вот в чем: все данные разбиваются на фрагменты определенной длины (например, по 128 бит) -- блоки, при передаче каждого блока вместе с ним передается контрольная сумма, вычисленная определенным способом на основе всех байт блока. Принимающий модем снова находит контрольную сумму и сравнивает это значение с полученным от передающего. Если числа совпали -- считается, что блок принят верно, в противном случае передача повторяется. Очевидно, что чем ниже качество линии связи, тем чаще возникает необходимость повторной передачи блоков, а в результате -- гораздо большие (зачастую, в несколько раз) затраты времени.

Для пользователя гораздо важнее не то, сколько бит посылает модем в линию, а количество действительно переданной информации. Учитывая это, во многих случаях предпочитают говорить о реальной скорости передачи, измеряя ее в символах в секунду (cps²²).

В компьютерных сетях должны совместно работать различные компьютеры, различные модемы, различные программы. Чтобы все это могло правильно взаимодействовать, работа сетей подчиняется особым соглашениям -- протоколам, определяющим все: характеристики линий связи, представление данных, коррекцию ошибок, способы адресации сообщений, взаимодействие программ и многое другое.

При разработке модемов также учитывается ряд протоколов. Это, в первую очередь, рекомендации Международного союза электросвязи²³. Каждая рекомендация, определяющая передачу данных по телефонным каналам, имеет свое обозначение. Оно состоит из латинской буквы "V"²⁴ и номера. Например, рекомендация V.34 определяет передачу на скоростях до 28800 бит/с. Наиболее современные модемы работают и с большими скоростями (33600 бит/с и даже 56000 бит/с). А вот протоколы, определяющие коррекцию ошибок (V.42) и сжатие данных (V.42bis²⁵), поддерживают практически все -- не слишком старые -- модемы. Да без коррекции ошибок на наших российских линиях и не обойтись.

Заметим, что передача данных по телефонным линиям имеет много общего с работой телефакса, поэтому можно почти не усложняя конструкцию модема научить его работать и с факсами -- получится устройство, называемое факс-модем. Но и это не предел: некоторые модемы могут выполнять еще и функцию автоответчика.

Какие же возможности предоставляют человеку компьютерные сети? Рассмотрим их на примере глобальной сети Интернет (Internet).

Первой получила широкое распространение электронная почта (e-mail). Она позволяет легко, быстро и надежно пересылать любое сообщение. Причем совсем не важно, находится ли адресат на соседней улице или за 1000 километров, в другой стране, на другом континенте... К письму можно приложить любой файл: фотографию, звук и т. п. Ограничения связаны только с объемом передаваемых данных.

Как происходит работа с электронной почтой? На своем компьютере мы пишем письмо²⁶ и сохраняем в особом каталоге. В этот же каталог попадают подготовленные к отправке письма всех, кто пользуется этим компьютером. Затем в дело вступает программа- мэйлер ²⁷. Она устанавливает с помощью модема связь с одним из почтовых серверов, автоматически обменивается с ним письмами и тут же разрывает связь. Пришедшая почта сортируется по личным почтовым ящикам пользователей. Теперь они могут прочесть полученные сообщения и написать ответы. Сервер же в это время занимается сортировкой писем, определяет, куда какое должно быть отправлено и пересылает их на другие серверы, те в свою очередь определяют дальнейший путь этих писем и т. д. Все это происходит очень быстро, серверы соединены между собой выделенными линиями связи, и уже через несколько минут, в худшем случае -- часов, сообщение оказывается на сервере получателя.

Чтобы письмо дошло по назначению, нужно указать адрес ²⁸. В сети Интернет используют так называемую доменную адресацию. Рассмотрим пример:

[email protected]

Символ "@" (он называется "коммерческое эт"²⁹) разделяет имя пользователя (в данном случае -- ivanov) и домен ³⁰. Домен, в свою очередь, состоит из нескольких частей, разделенных точками. Сразу за "@" идет имя компьютера, оно часто обозначает организацию, которой этот компьютер принадлежит. Далее идут элементы, которые могут указывать на город, сеть и т. п. Последняя часть адреса -- домен верхнего уровня -- обычно указывает страну³¹ (ru -- Russia).

Заметим, что существует несколько особых "имен пользователей". Чаще всего можно столкнуться с двумя: postmaster³² -- администратор почтового компьютера, управляющий его работой, и mailer-daemon^{33 -- программа, обрабатывающая почту, чаще всего от нее приходят сообщения о неправильной адресации письма.}

Интернет позволяет не только обмениваться письмами, но и принимать участие в телеконференциях. Это особые области, в которые каждый человек может поместить сообщение для всех людей, "подписанных" на данную конференцию. Существует великое множество конференций, посвященных самым разным вопросам.

Электронная почта и телеконференции -- наиболее доступные услуги: они дешевы, предъявляют очень скромные требования к аппаратуре, но все богатство сети Интернет открывается только при полном (IP³⁴) доступе. В этом случае в распоряжении пользователя и FTP³⁵-серверы с библиотеками файлов (текстов, изображений, программ и т. д.), и Telnet-серверы, предоставляющие доступ, например, к базам данных. Самое же интересное в Сети -- Всемирная Паутина (WWW³⁶). Она основана на так называемом гипертексте. Во время работы с ним мы видим на экране текст, возможно, с иллюстрациями, отдельные элементы которого выделены (цветом, подчеркиванием и т. п.). С каждым таким элементом связана гиперссылка: при щелчке мышью мы переходим в другое место этого документа или вообще в другой документ. Самое замечательное, что связанные документы могут находиться на разных серверах, разделенных зачастую расстоянием во многие километры. Легкость перемещения по самым удаленным уголкам киберпространства -- одна из главных причин популярности Всемирной Паутины.

Естественно, для работы с каждым из сервисов (услуг) необходима соответствующая программа. Например, для просмотра гипертекста (часть его может быть расположена на вашем компьютере, а часть -- на серверах Интернет) используются программы- браузеры ^.

Познакомиться с миром телекоммуникаций можно и не имея доступа в Интернет. Например, много интересного можно найти на BBS ³⁹ (читается "би-би-эс"). Первые такие системы действительно напоминали обычную доску объявлений. Каждый мог разместить там небольшое объявление, которое затем видел любой человек, подключившийся к этой станции. Но программы очень быстро совершенствовались: была реализована электронная почта, конференции (естественно, местные), файловые библиотеки. Многие BBS позволяют также пользоваться почтой и эхоконференциями всемирной любительской сети Fido⁴⁰.

Для работы с BBS, в простейшем случае, достаточно терминальной программы, т. е. программы, эмулирующей⁴¹ работу алфавитно-цифрового терминала⁴². В этом случае команды набираются на клавиатуре, а все поступающие сообщения выводятся в одно окно. Это не слишком удобно, поэтому многие современные BBS используют специальные программы -- клиенты, позволяющие работать с более удобным -- графическим -- интерфейсом.

Контрольные вопросы

1. Что такое локальные и глобальные сети? Сравни их.

2. Для чего служит модем?

3. Назови единицы скорости передачи информации.

4. Для чего нужна коррекция ошибок?

5. Какие возможности предоставляет пользователю сеть Интернет? Расскажи об адресации в этой сети.

6. Что такое BBS?

Примечания

16. Tele (греч.) -- далеко; Communicatio (лат.) -- связь

17. Localis (лат.) -- местный. Часто используют английское сокращение LAN (от Local Area Network)

18. Global (фр. от лат. Globus terrae -- земной шар) -- всеобщий, охватывающий весь земной шар. Английское обозначение глобальных сетей -- WAN (от Wide Area Network)

19. от англ. Service -- услуга, обслуживание

20. Часто используется обозначение bps (bit per second). Иногда ошибочно пишут, что 1 бит/с = 1 бод (baud). На самом деле, в бодах измеряется количество изменений сигнала в секунду. В современных модемах одно изменение сигнала передает несколько бит.

21. На самом деле это весьма приближенный расчет. Кроме полезных данных необходима передача управляющей информации, например, сигналов разделяющих байты (так называемых, стартовых и стоповых битов). Еще о некоторых факторах, влияющих на реальную скорость передачи рассказывается в следующих абзацах.

22. от англ. character per second. Причина появления именно такой единицы в том, что первые модемы использовались исключительно для передачи текстовой информации.

23. ITU (International Telecommunication Union). В состав современного Сектора стандартизации (ITU-T) вошел Международный консультативный комитет по телеграфии и телефонии (CCITT). До сих пор наряду с новым названием можно встретить и старое.

24. Буква определяет тематику рекомендации. Например, сетям, предназначенным специально для передачи данных, соответствует "X".

25. bis (фр.) -- повторный, дополнительный.

26. Программу для подготовки и чтения писем называют редактором писем.

27. От англ. mail -- почта. Существуют программы, объединяющие функции редактора писем и мэйлера.

28. Адрес электронной почты тоже называют "e-mail".

29. Почти официальным стало и шуточное название этого символа -- "собачка".

30. Domain (англ.) -- территория, область.

31. В США домен верхнего уровня указывает на тип организации. Например "edu" -- education (образовательная организация).

32. Postmaster (англ.) -- начальник почтового отделения.

33. Дословно -- почтовый демон. Демонами называют программы, действующие без участия человека.

34. Internet Protocol. При соединении по коммутируемой телефонной линии говорят о DialUpIP-соединении.

35. File Transfer Protocol -- протокол передачи файлов.

36. от англ. World Wide Web

37. Browser (англ.) -- программа просмотра.

38. Последняя версия, имеющая ряд дополнительных функций, получила название Communicator.

39. Bulletin Board System (англ.) -- электронная доска объявлений

40. Существует легенда, что сеть названа по кличке любимой собаки одного из создателей этой сети -- Тома Дженнигса. Кроме Fido существует множество любительских сетей основаных на той же технологии -- FTN (Fidonet Technology Network).

41. Emulation (англ.) -- подражание. Эмуляция -- точная имитация работы того или иного устройства.

42. Terminal (англ.) -- оконечное устройство. Обычно состоит из монитора и клавиатуры.

Дата добавления: 2014-01-03