Глобальные сети

Министерство  образования и  науки Российской Федерации

Филиал  федерального бюджетного государственного образовательного                                 учреждения высшего профессионального образования «Московский государственный открытый университет имени В.С. Черномырдина»                                                                 в г. Перевозе Нижегородской области

(Филиал  МГОУ имени В.С.  Черномырдина в  г. Перевозе) 
 
 

                                                            Факультет МиЭП 

                                                           Кафедра _______________________

КУРСОВАЯ (РАБОТА)  
 
 
 

По  дисциплине _______________________________________________________

____________________________________________________________________ 
 

Тема ________________________________________________________________

_________________________________________________________________ 

(шифр) _______________  
 
 
 
 
 

Выполнила ___________________  
 

Проверила ___________________  
 
 

г. Перевоз

2012  
Оглавление

Введение

     Internet - глобальная компьютерная сеть, охватывающая весь мир. Сегодня Internet имеет около 15 миллионов абонентов в более чем 150 странах мира. Ежемесячно размер сети увеличивается на 7-10%. Internet образует как бы ядро, обеспечивающее связь различных информационных сетей, принадлежащих различным учреждениям во всем мире, одна с другой.

     При соединении двух или более сетей  между собой, возникает межсетевое объединение и образуется глобальная компьютерная сеть. Глобальная сеть может  охватывать город, область, страну, континент  и весь земной шар, а может охватывать географически всю страну, но не всех ее граждан. При этом не всегда удается использовать специальные кабельные соединения, и на помощь приходят обычные средства связи: телефонные линии, радиостанции, волоконно-оптические линии, космическая спутниковая связь и другие.

     Если  ранее сеть использовалась исключительно  в качестве среды передачи файлов и сообщений электронной почты, то сегодня решаются более сложные  задачи распределеного доступа к  ресурсам. Несколько лет назад  были созданы оболочки, поддерживающие функции сетевого поиска и доступа к распределенным информационным ресурсам, электронным архивам.

     Internet, служившая когда-то исключительно  исследовательским и учебным  группам, чьи интересы простирались  вплоть до доступа к суперкомпьютерам, становится все более популярной в деловом мире.

     Компании  соблазняют быстрота, дешевая глобальная связь, удобство для проведения совместных работ, доступные программы, уникальная база данных сети Internet. Они рассматривают  глобальную сеть как дополнение к своим собственным локальной сетям. 

     Фактически Internet состоит из множества локальных  и глобальных сетей, принадлежащих  различным компаниям и предприятиям, связанных между собой различными линиями связи. Internet можно представить  себе в виде мозаики сложенной из небольших сетей разной величины, которые активно взаимодействуют одна с другой, пересылая файлы, сообщения и т.п.

     При низкой стоимости услуг (часто это  только фиксированная ежемесячная  плата за используемые линии или  телефон) пользователи могут получить доступ к коммерческим и некоммерческим информационным службам США, Канады, Австралии и многих европейских стран. В архивах свободного доступа сети Internet можно найти информацию практически по всем сферам человеческой деятельности, начиная с новых научных открытий до прогноза погоды на завтра.

     Кроме того Internet предоставляет уникальные возможности дешевой, надежной и  конфиденциальной глобальной связи  по всему миру. Это оказывается  очень удобным для фирм имеющих  свои филиалы по всему миру, транснациональных корпораций и структур управления. Обычно, использование инфраструктуры Internet для международной связи обходится значительно дешевле прямой компьютерной связи через спутниковый канал или через телефон.

     Электронная почта - самая распространенная услуга сети Internet. В настоящее время свой адрес по электронной почте имеют приблизительно 20 миллионов человек. Посылка письма по электронной почте обходится значительно дешевле посылки обычного письма. Кроме того сообщение, посланное по электронной почте дойдет до адресата за несколько часов, в то время как обычное письмо может добираться до адресата несколько дней, а то и недель. 

     В настоящее время Internet испытывает период подъема, во многом благодаря активной поддержке со стороны правительств европейских стран и США. Ежегодно в США выделяется около 1-2 миллионов долларов на создание новой сетевой инфраструктуры. Исследования в области сетевых коммуникаций финансируются также правительствами Великобритании, Швеции, Финляндии, Германии.

     Однако, государственное финансирование - лишь небольшая часть поступающих средств, т.к. все более заметной становится "коммерцизация" сети (80-90% средств поступает из частного сектора).

     Глава1. Глобальные компьютерные сети

1.1. Классификация сетей

           Глобальные сети можно классифицировать  по следующим признакам:

По типу средств коммуникаций:

наземные  многоузловые сети;

спутниковые радиосети;

комбинированные сети.

По способу  коммутации сообщений:

коммутация  каналов;

коммутация  сообщений;

коммутация  пакетов;

адаптивная  коммутация.

По выбору маршрута передачи сообщения:

фиксированные пути;

направленный  выбор пути;

случайные пути;

лавинный  способ.

1.2. Наземные многоузловые сети

1.2.1. Общая структура сети

Структура многоузловой сети показана на рис.1.2.1.1.

Рис.1.2.1.1. Комбинированная ЛКС

Условные  обозначения: Т – терминал, УК –  узел коммуникации, ЦУС – центр  управления сетью

Рабочими  ЭВМ сети могут быть все классы ЭВМ от персональных до суперЭВМ. Используются также отдельные терминалы (Т). Абоненты подключаются к сети посредством телефонных и телеграфных каналов связи в точках подключения (ТП). Доступ пользователей к ресурсам сети осуществляется через узлы коммутации. Каждый узел коммутации (УК) обслуживает определенное число пользователей, обычно наиболее близко расположенных к узлу. Архитектуру УК составляют ЭВМ со специальным сетевым программным обеспечением и коммуникационное оборудование. УК могут быть обслуживаемыми и необслуживаемыми, т. е. работающими в автоматическом режиме. УК выполняют важные сетевые функции: анализ и формирование сетевых адресов абонентов, кодирование сообщений, контроль и коррекцию ошибок, появившихся в процессе передачи информации, управление потоками сообщений, выбор оптимального для данной ситуации маршрута передачи сообщения и др. Один из УК выполняет роль шлюза или моста.

С одним  из УК совмещается центр управления сетью (ЦУС), на котором работает администратор сети. В ЦУС, как правило, входит наиболее мощная ЭВМ сети со специальным программным обеспечением.

Между УК прокладываются, как правило, магистральные скоростные каналы передачи данных (МСКПД) на основе Коаксиальных, многожильных и оптоволоконных кабелей. В крайнем случае используются телефонные линии связи, обладающие средней скоростью передачи данных.

Достоинства многоузловой сети:

-  возможно использование ранее  проложенных каналов связи;

-  допустимо применение в разных  частях сети различных физических сред и скоростей передачи данных;

- возможность применения различных  способов коммутации и выбора путей передачи сообщений.

Недостатки:

сложность прокладки в труднодоступных местах(горах, болотах, пустынях, в воде);

невозможность связи с движущимися абонентами. 

     1.2.2. Принцип модемной  связи

     Чтобы передать дискретный двоичный сигнал с выхода одной ПЭВМ на вход другой по аналоговой телефонной линии связи, этот сигнал должен быть преобразован в стандартную форму передачи сигнала по телефонной линии. Такое преобразование называется модуляцией, а устройство, осуществляющее преобразование модулятором. На входе ПЭВМ - получателя сообщения 
должно быть сделано обратное преобразование, которое называется демодуляцией, а устройство — демодулятором. Так как ПЭВМ передает и принимает сообщение, то модулятор и демодулятор объединяют в одном устройстве под названием модем. Модемы выпускаются как в виде отдельных блоков, так и встроенными в ПЭВМ. В зависимости от качества модемов и линий связи скорость передачи данных через 
модемы составляет 2400, 4800, 9600 бит/с. 

     Для того чтобы две ПЭВМ могли обмениваться информацией, кроме модема и физической среды передачи сигналов необходимо специальное программное обеспечение для согласования работы ПЭВМ и поддержки средств коммуникаций. Большинство модемов автоматически определяют, с какой скоростью поступает информация, проводят тестирование качества линии связи, а также кодируют сообщения специальными помехоустойчивыми кодами.

     Обычный тип модема позволяет передавать только текстовую информацию, в связи  с чем его иногда называют телефонным. Кроме телефонного модема выпускаются факс—модемы, которые могут передавать графическую информацию: деловые письма с подписями и печатями, чертежи, эскизы, рисунки, фотографии. Для разносторонней работы пользователя в сети к ПЭВМ должен быть подключен сканер. 

     1.2.3. Способы коммутации и выбор пути передачи сообщения

     Способами коммутации при передаче сообщений  являются:

     Коммутация  каналов устанавливает физическое соединение (рис.3.2.3.1.) между абонентом-отправителем сообщения (Отпр.) и получателем (Пол.). Отправитель посылает специальный сигнал, который перемещается от одного УК к другому и устанавливает физический прямой канал связи между отправителем и получателем. После установления физического канала связи получатель посылает об этом отправителю специальный сигнал. Получив сигнал, отправитель посылает сообщение. После передачи всего сообщения канал связи разъединяется. Способ коммутаций каналов прост в реализации, но дает наибольшую задержку при передаче сообщения и снижает пропускную способность сети.

     Рис.1.2.3.1. Фрагмент средств коммуникаций сети

       Условные обозначения: УК –  узел коммуникации

     Коммутация  сообщений не устанавливает физический канал связи между абонентами. Определяется логический канал связи, т. е. указывается адрес получателя сообщения, адрес отправителя и путь передачи сообщения. Поступившее в УК сообщение запоминается и ждет до тех пор, пока не освободится канал к следующему УК. Сообщение в каждый момент времени занимает только канал между двумя соседними УК. Это повышает пропускную способность сети и уменьшает задержку передачи сообщения.

     Коммутация  пакетов. На транспортном уровне ЭМВОС  сообщение разбивается на одинаковой длины фрагменты. На более нижних уровнях фрагмент сообщения снабжается заголовком и концевиком. В заголовке записывается: адрес получателя, порядковый номер фрагмента, маршрут его движения и информация для управления каналом связи. В концевик пишется информация (код) для контроля правильности передачи сообщения по каналу связи. Фрагмент сообщения с заголовком и концевиком называется пакетом. Пакеты передаются по сети независимо друг от друга и могут проходить по разным путям.

     Преимущества  способа коммутации пакетов:

     -  увеличение пропускной способности  сети;

     -  уменьшение задержки передачи  сообщений;

     - увеличение скрытности передачи, так как пакеты могут передаваться по разным путям.

     Недостатком способа является усложнение программных и технических средств коммутации.

     Адаптивная  коммутация учитывает достоинства  и недостатки различных способов коммутации. Так как при длинных сообщениях более экономичным является коммутация каналов, а при коротких - коммутация пакетов, то в реальных сетях целесообразно совмещение обоих способов. Поэтому наиболее эффективным способом коммутации каналов является адаптивная коммутация, которая предполагает автоматическое переключение способов коммутации каналов и пакетов в зависимости от загрузки сети.

     Правильный  выбор пути передачи сообщения  уменьшает  задержку в передаче, увеличивает  пропускную способность сети и повышает надежность передачи сообщения.

     Фиксированные пути устанавливают постоянные маршруты передачи сообщений между каждой парой абонентов в сети. С этой целью составляется таблица маршрутов, т. е. конкретные УК, через которые должно пройти сообщение при передаче между абонентами. При видимой простоте метод имеет недостатки: низкая надежность ввиду отсутствия резервных путей и неадаптивность сети к перегрузкам на отдельных участках.

     Направленный  выбор пути является развитием метода фиксированных путей. В таблице маршрутов кроме основных путей указываются резервные пути в порядке их приоритетности. Выбор пути делается с учетом его приоритета, а также состояния отдельных участков сети (наличия отказов и перегрузок).

     Случайный выбор пути. Сообщение из УК посылается по случайно выбранному маршруту, лишь бы канал был свободен. Будучи простым по реализации, метод дает самое большое среднее время задержки сообщения.

     Лавинный  метод. Сообщение из каждого УК посылается по всем направлениям. Достоинством метода является его высокая надежность и наименьшая задержка передачи сообщения. Однако при этом резко возрастают нагрузки на сеть и снижается пропускная способность.

1.3. Спутниковые и комбинированные сети

     Применение  космических спутников связи  привело к возможности создания глобальных радиосетей. Средства коммуникаций включают спутники связи (СС), наземные радиостанции (PC) и проводные каналы связи между ЭВМ и PC (рис.3.3.1.).

     Рис.1.3.1. Структура спутниковой радиосети

     Условные  обозначения: СС – спутники связи, РС – наземные радиостанции,

     ЦУС – центр управления сетью, ЭВМ  – электронная вычислительная машина,

     Т - терминал

     Достоинства сети:

     - используя разные частоты, можно  организовать несколько сетей,  работающих параллельно и не  мешающих друг другу;

     - достаточно просто реализовать связь с движущимися абонентами;

     сравнительно  недорого проложить каналы связи  в труднодоступных местах.

     Недостаток: высокая стоимость реализации спутниковой связи.

     В настоящее время среди глобальных сетей все большее распространение  получают комбинированные сети, в которых передача данных через наземные УК дополняется радиосвязью абонентов с УК, а при необходимости - и спутниковой связью.

1.4. Примеры глобальных сетей

     В СНГ в последние годы интенсивно внедряется сетевая компьютерная инфраструктура. Независимые государства развивают свои компьютерные сети и активно включаются в мировое информационное сообщество на базе глобальных международных сетей.

     В сетях СНГ основными каналами связи являются: коммутируемая телефонная сеть общего пользования, выделенные телефонные линии связи, специальные сети передачи данных (ПД-200, «Искра») и сеть абонентского телеграфа. В последнее время используются также линии связи на оптоволоконных кабелях, сотовая связь и радиосвязь. Основные национальные сети, а также международные сети, услугами которых могут пользоваться граждане СНГ:

     БЕЛИКОС - белорусский узел коммерческой сети СИТЕК, работающей на территории СНГ, Балтии и Болгарии.

     ИКСМИР (информационно-коммерческая сеть «Мировой информационный рынок») - сеть функционирует в 12 регионах СНГ. Обеспечивает электронную почту, коммерческие предложения, рекламу, курсы валют, биржевые новости, цены на рынках, законодательства стран и расписания движения железнодорожного и авиационного транспорта.

     СИТЕК - объединение национальных и региональных сетей коммерческого направления: биржевой и валютный рынки, товары и услуги, законодательство.

     ЭСТ - электронная система торгов Белорусской  фондовой биржи дает возможность  удаленным клиентам участвовать в торгах биржи.

     BASNET - сеть Академий наук РБ. Объединяет научно-исследовательские, проектные и информационные центры Республики Беларусь и предоставляет пользователям услуги международных сетей.

     BELPAK - сеть, имеющая статус государственной  сети. Ориентирована на государственные административные структуры, крупные промышленные предприятия и коммерческие организации. Для развития сети получен кредит Европейского сообщества. Передача сообщений ведется посредством коммутации пакетов. Управляет сетью специальное подразделение Правительства РБ.

     EUNET / RELCOM - международная коммерческая  сеть, ориентированная в основном  на предприятия и организации среднего класса. Популярность сети обусловлена приемлемым уровнем сервиса и относительно низкими ценами.

     FIDONET - международная некоммерческая сеть, обеспечивающая свободный обмен информацией через BBS - электронные доски объявлений. Абоненты сети пользуются информацией BBS бесплатно.

     PAY - система электронных платежей, объединяет многие банки Беларуси, России, Украины, Казахстана и Кыргызстана, а также позволяет производить платежи в Азербайджане, Узбекистане и государствах Балтии.

     SPRINTNET - крупнейшая в мире сеть электронной  почты. Основной физической средой  передачи данных является оптоволоконный кабель, включая трансатлантический канал. Сеть осуществляет передачу сообщений на факсимильные аппараты, средства телексной и телетексной связи, обеспечивает электронные платежи и международные расчеты. Дает возможность пользователям доступа к большинству мировых сетей,

     SWIFT - общество международных межбанковских финансовых телекоммуникаций. Сеть гарантирует оперативную пересылку и безопасное хранение финансовых документов абонентов в 130 странах мира и бесперебойное обслуживание клиентов в течение 24 часов.

     UNIBEL - сеть образования и науки РБ. Сеть объединяет соответствующие министерства и ведомства, ведущие вузы, научно-исследовательские и проектные организации, библиотеки и др. Основная задача сети: обеспечение доступа белорусских пользователей к информационным ресурсам РБ и в мировое сообщество научных, образовательных и общественных кругов. Управляет сетью Министерство образования и науки РБ.

     Особая  роль среди глобальных сетей принадлежит  мировому сообществу сетей Internet. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Глава 2.Глобальные сети на предприятиях.

2.1Глобальные сети Wide Area Networks, WAN.

     Глобальные  сети Wide Area Networks, WAN, которые также  называют территориальными компьютерными  сетями, служат для того, чтобы предоставлять  свои сервисы большому количеству конечных абонентов, разбросанных по большой территории - в пределах области, региона, страны, континента или всего земного шара. Ввиду большой протяженности каналов связи построение глобальной сети требует очень больших затрат, в которые входит стоимость кабелей и работ по их прокладке, затраты на коммутационное оборудование и промежуточную усилительную аппаратуру, обеспечивающую необходимую полосу пропускания канала, а также эксплуатационные затраты на постоянное поддержание в работоспособном состоянии разбросанной по большой территории аппаратуры сети. Базовые сетевые понятия и концепции в Windows Server 2003. В настоящее время любая операционная система, ориентированная на корпоративный рынок, должна включать в себя компоненты, обеспечивающие возможность ее функционирования в рамках вычислительной сети.

     Типичными абонентами глобальной компьютерной сети являются локальные сети предприятий, расположенные в разных городах  и странах, которым нужно обмениваться данными между собой. Услугами глобальных сетей пользуются также и отдельные компьютеры. Крупные компьютеры класса мэйнфреймов обычно обеспечивают доступ к корпоративным данным, в то время как персональные компьютеры используются для доступа к корпоративным данным и публичным данным Internet.

     Глобальные  сети обычно создаются крупными телекоммуникационными  компаниями для оказания платных  услуг абонентам. Такие сети называют публичными или общественными. Существуют также такие понятия, как оператор сети и поставщик услуг сети. Оператор сети (network operator) - это та компания, которая поддерживает нормальную работу сети. Поставщик услуг, часто называемый также провайдером (service provider), - та компания, которая оказывает платные услуги абонентам сети. Владелец, оператор и поставщик услуг могут объединяться в одну компанию, а могут представлять и разные компании.

2.2Высокоуровневые услуги глобальных сетей.

     Из  рассмотренного списка услуг, которые  глобальная сеть предоставляет конечным пользователям, видно, что в основном она используется как транзитный транспортный механизм, предоставляющий только услуги трех нижних уровней модели OSI. Действительно, при построении корпоративной сети сами данные хранятся и вырабатываются в компьютерах, принадлежащих локальным сетям этого предприятия, а глобальная сеть их только переносит из одной локальной сети в другую. Поэтому в локальной сети реализуются все семь уровней модели OSI, включая прикладной, которые предоставляют доступ к данным, преобразуют их форму, организуют защиту информации от несанкционированного доступа.

     Однако  в последнее время функции  глобальной сети, относящиеся к верхним  уровням стека протоколов, стали  играть заметную роль в вычислительных сетях. Это связано в первую очередь  с популярностью информации, предоставляемой публично сетью Internet. Список высокоуровневых услуг, который предоставляет Internet,достаточно широк. Кроме доступа к гипертекстовой информации Web-узлов с большим количеством перекрестных ссылок, которые делают источником данных не отдельные компьютеры, а действительно всю глобальную сеть, здесь нужно отметить и широковещательное распространение звукозаписей, составляющее конкуренцию радиовещанию, организацию интерактивных «бесед» - chat, организацию конференций по интересам (служба News), поиск информации и ее доставку по индивидуальным заказам и многое другое.

     Эти информационные (а не транспортные) услуги оказывают большое влияние  не только на домашних пользователей, но и на работу сотрудников предприятий, которые пользуются профессиональной информацией, публикуемой другими предприятиями в Internet, в своей повседневной деятельности, общаются с коллегами с помощью конференций и chat, часто таким образом достаточно быстро выясняя наболевшие нерешенные вопросы.

     Информационные услуги Internet оказали влияние на традиционные способы доступа к разделяемым ресурсам, на протяжении многих лет применявшиеся в локальных сетях. Все больше корпоративной информации «для служебного пользования» распространяется среди сотрудников предприятия с помощью Web-службы, заменив многочисленные индивидуальные программные надстройки над базами данных, в больших количествах разрабатываемые на предприятиях. Появился специальный термин - intranet, который применяется в тех случаях, когда технологии Internet переносятся в корпоративную сеть. К технологиям intranet относят не только службу Web, но и использование Internet как глобальной транспортной сети, соединяющей локальные сети предприятия, а также все информационные технологии верхних уровней, появившиеся первоначально в Internet и поставленные на службу корпоративной сети.

     В результате глобальные и локальные  сети постепенно сближаются за счет взаимопроникновения  технологий разных уровней - от транспортных до прикладных.

2.3Типы глобальных сетей

Приведенная на рис. 2 глобальная вычислительная сеть работает в наиболее подходящем для  компьютерного трафика режиме - режиме коммутации пакетов. Оптимальность  этого режима для связи локальных  сетей доказывают не только данные о суммарном трафике, передаваемом сетью в единицу времени, но и стоимость услуг такой территориальной сети. Обычно при равенстве предоставляемой скорости доступа сеть с коммутацией пакетов оказывается в 2-3 раза дешевле, чем сеть с коммутацией каналов, то есть публичная телефонная сеть.

Поэтому при создании корпоративной сети необходимо стремиться к построению или использованию услуг территориальной  сети со структурой, подобной структуре, то есть сети с территориально распределенными  коммутаторами пакетов.

Однако  часто такая вычислительная глобальная сеть по разным причинам оказывается недоступной в том или ином географическом пункте. В то же время гораздо более распространены и доступны услуги, предоставляемые телефонными сетями или первичными сетями, поддерживающими услуги выделенных каналов. Поэтому при построении корпоративной сети можно дополнить недостающие компоненты услугами и оборудованием, арендуемыми у владельцев первичной или телефонной сети.