Современные коммуникационные технологии

 

 

 

Протокол передачи данных TCP/IP

IP-адрес. Для того чтобы в процессе обмена информацией компьютеры могли найти друг друга, в Интернете существует единая система адресации, основанная на использовании IP-адреса.

 Каждый компьютер,  подключенный к Интернету, имеет  свой уникальный 32-битный (в двоичной  системе) IP-адрес. 

 Система IP-адресации  учитывает структуру Интернета,  то есть то, что Интернет является  сетью сетей, а не объединением  отдельных компьютеров. IP-адрес содержит  адрес сети и адрес компьютера  в данной сети.

 Для обеспечения максимальной  гибкости в процессе распределения  IP-адресов, в зависимости от  количества компьютеров в сети, адреса разделяются на 3 класса  А, В, С. Первые биты адреса  отводятся для идентификации  класса, а остальные разделяются  на адрес сети и адрес компьютера.

 Например, адрес сети  класса А имеет только 7 битов  для адреса сети и 24 бита  для адреса компьютера, т.е. может  существовать лишь 128 сетей этого  класса, зато в каждой сети  может содержаться 2^24 = 16 777 216 компьютеров. 

 В десятичной записи IP-адрес состоит из 4 чисел, разделенных  точками, каждое из которых  лежит в диапазоне от 0 до 255. Достаточно  просто определить по первому  числу IP-адреса компьютера его  принадлежность к сети того  или иного класса:

адреса класса А - число  от 0 до 127;

адреса класса В - число  от 128 до 191;

адреса класса С - число  от 192 до 223;

 Например, IP-адрес сервера  компании МТУ-Интел записывается  как 195.34.32.11. Он относится к  сети класса С, адрес которой  195, а адрес компьютера в сети 34.32.11.

 Провайдеры часто предоставляют  пользователям доступ в Интернет  не с постоянным, а с динамическим IP-адресом, который может меняться  при каждом подключении к сети.

Доменная система имен. Компьютеры легко могут найти  друг друга по числовому IP-адресу, однако человеку запомнить числовой адрес  нелегко, и для удобства была введена  Доменная Система Имен (DNS- Domain Name System).

Доменная система имен ставит в соответствие числовому IP-адресу компьютера уникальное доменное имя.

 Доменные имена и  IP-адреса распределяются международным  координационным центром доменных  имен и IP-адресов, в который  входят по 5 представителей от  каждого континента.

 Доменная система имен  имеет иерархическую структуру:  домены верхнего уровня - домены  второго уровня и т.д. Домены  верхнего уровня бывают 2-х типов:  географические (двухбуквенные - каждой  стране соответствует двухбуквенный  код) и административные (трехбуквенные).

Некоторые имена доменов  верхнего уровня:

Административные	Тип организации	Географические	Страна
com	Коммерческая	са	Канада
edu	Образовательная	de	Германия
gov	Правительственная США	jp	Япония
int	Международная	ru	Россия
net	Компьютерная сеть	uk	Англия/Ирландия

 

Протокол TCP/IP. Сеть Интернет, являющаяся сетью сетей и объединяющая громадное количество различных локальных, региональных и корпоративных сетей, функционирует и развивается благодаря использованию единого протокола передачи данных TCP/IP. Термин TCP/IP включает название двух протоколов:

- Transmission Control Protocol – транспортный  протокол;

- Internet Protocol – протокол  маршрутизации. 

Протокол маршрутизации. Протокол IP обеспечивает передачу информации между компьютерами сети. Передаваемая по сети информация "упаковывается в конверт", на котором "пишутся" IP-адреса компьютеров получателя и отправителя. Содержимое пакета на компьютерном языке называется IP-пакетом и представляет собой набор байтов.

IP-пакеты на пути к  компьютеру-получателю проходят  промежуточные серверы Интернета,  на которых производится операция  маршрутизации. В результате маршрутизации  IP-пакеты направляются от одного  сервера Интернета к другому,  постепенно приближаясь к компьютеру  получателю.

Internet Protocol (IP)  обеспечивает  маршрутизацию IP-пакетов, то есть  доставку информации от компьютера-отправителя  к компьютеру-получателю.

Транспортный  протокол. Теперь представим, что нам необходимо переслать по почте многостраничную рукопись, а почта бандероли и посылки не принимает. Идея проста: если рукопись не помещается в обячный почтовый конверт, её надо разобрать на листы и переслать их в нескольких конвертах. При этом листы рукописи необходимо обязательно пронумеровать, чтобы получатель знал, в какой последовательности потом эти листы соединить.

 В Интернете часто  случается аналогичная ситуация, когда компьютеры обмениваются  большими по объему файлами.  Если послать такой файл целиком,  то он может надолго "закупорить" канал связи, сделать его недоступным  для пересылки других сообщений. 

 Для того чтобы этого  не происходило, на компьютере-отправителе  необходимо разбить большой файл  на мелкие части, пронумеровать  их и транспортировать в отдельных  IP-пакетах до компьютера-получателя. На компьютере-получателе необходимо  собрать исходный файл из отдельных  частей в правильной последовательности.

Transmission Control Protocol (TCP), то есть  транспортный протокол, обеспечивает  разбиение файлов на IP-пакеты  в процессе передачи и сборку  файлов в процессе получения. 

 Интересно, что для  IP-протокола, ответственного за  маршрутизацию, эти пакеты совершенно  никак не связаны между собой.  Поэтому последний IP-пакет вполне  может по пути обогнать первый IP-пакет. Может сложиться так,  что даже маршруты доставки  этих пакетов окажутся совершенно  разными. Однако протокол TCP дождется  первого IP-пакета и соберет  исходный файл в правильной  последовательности.

 

Электронная почта

 Электронная почта  – наиболее распространённый  сервис интернета, т.к. является  исторически первой информационной  услугой компьютерных сетей и  не требует обязательного наличия  высокоскоростных и качественных  линий связи. 

 Широкую популярность  электронная почта завоевала  потому, что имеет несколько серьезных  преимуществ перед обычной почтой. Наиболее важное из них - это  скорость пересылки сообщений.  Если письмо по обычной почте  может идти до адресата дни  и недели, то письмо, посланное  по электронной почте, сокращает  время передачи до нескольких  десятков секунд или, в худшем  случае, до нескольких часов. 

 Другое преимущество  состоит в том, что электронное  письмо может содержать не  только текстовое сообщение, но  и вложенные файлы (программы,  графику, звук и пр.). Однако  не рекомендуется пересылать  по почте слишком большие файлы,  так как это замедляет работу  сети. Для того чтобы этого  не происходило, на некоторых  почтовых серверах вводятся ограничения  на размер пересылаемых сообщений. 

 Электронная почта  позволяет:

-- посылать сообщение  сразу нескольким абонентам;

-- пересылать письма на  другие адреса;

-- включить автоответчик, на все приходящие письма будет  автоматически отсылаться ответ.

-- создавать правила для  выполнения определенных действий  с однотипными сообщениями (например, удалять рекламные сообщения  -- включить автоответчик, на все  приходящие письма будет автоматически  отсылаться ответ. приходящие  от определенных адресов) и  т.д. 

Адрес электронной почты. Для того чтобы электронное письмо дошло до адресата, оно, кроме самого сообщения, обязательно должно содержать  адрес электронной почты получателя письма.

 Первая часть почтового  адреса имеет произвольный характер  и задается самим пользователем  при регистрации почтового ящика.  Вторая часть является доменным  именем почтового сервера, на  котором пользователь зарегистрировал  свой почтовый ящик.

Адрес электронной почты  записывается по определенной форме  и состоит из 2-х частей, разделенных  символом @: user_name@server_name .

 Адрес электронной  почты записывается только латинскими  буквами и не должен содержать  пробелов. Например, почтовый сервер  компании МТУ-Интел имеет имя  mtu-net.ru. Соответственно имена почтовых  ящиков пользователей будут иметь  вид:  user_name@mtu-net.ru .

Функционирование  электронной почты. Любой пользователь Интернета может зарегистрировать почтовый ящик на одном из серверов Интернета (обычно на почтовом сервере провайдера), в котором будут накапливаться передаваемые и получаемые электронные письма.

 Для работы с электронной  почтой необходимы специальные  почтовые программы, причем для  любой компьютерной платформы  существует большое количество  почтовых программ. Почтовые программы  входят в состав широко распространенных  коммуникационных пакетов: Outlook Express входит в Microsoft Internet Explorer, Netscape Messenger - в Netscape Communicator.

 С помощью почтовой  программы создается почтовое  сообщение на локальном компьютере. На этом этапе кроме написания  текста сообщения необходимо  указать адрес получателя сообщения,  тему сообщения и вложить в  сообщение при необходимости файлы.

 Процесс передачи сообщения  начинается с подключения к  Интернету и доставки сообщения  в свой почтовый ящик на  удаленном почтовом сервере. Почтовый  сервер сразу же отправит это сообщение через систему почтовых серверов Интернета на почтовый сервер получателя в его почтовый ящик.

 Адресат для получения  письма должен соединиться с  Интернетом и доставить почту  из своего почтового ящика  на удаленном почтовом сервере  на свой локальный компьютер. 

 Почтовые программы  обычно предоставляют пользователю  также многочисленные дополнительные  сервисы по работе с почтой (выбор адресов из адресной  книги, автоматическую рассылку  сообщений по указанным адресам  и др.).

 

Телеконференции

 В Интернете существуют  десятки тысяч конференций или  групп новостей, каждая из которых  посвящена обсуждению какой-либо  проблемы. Каждой конференции выделяется  свой почтовый ящик на серверах  Интернета, которые поддерживают  работу этой телеконференции. 

 Пользователи могут  посылать свои сообщения на  любой из этих серверов. Сервера  периодически синхронизируются, то  есть обмениваются содержимым  почтовых ящиков телеконференций,  поэтому материалы конференций  в полном объеме доступны пользователю  на любом таком сервере. 

 Принцип работы в  телеконференциях мало чем отличается  от принципа работы с электронной  почтой. Пользователь может посылать  свои сообщения в любую телеконференцию  и читать сообщения, посланные  другими участниками. 

 Для работы в телеконференциях  используют обычно те же самые  почтовые программы, что и при  работе с электронной почтой, например Outlook Express.

 

3. Современные высокоскоростные коммуникационные технологии

 

Современные высокоскоростные технологии связи, применяемые для  коммуникаций в высокопроизводительных вычислительных системах, можно разделить  на несколько типов. Во-первых, это  системы коммуникаций, разработанные  специально для решения определенного  класса задач на специально построенном  суперкомпьютере. Такие технологии обычно имеют чрезвычайно высокую  цену, хотя и обладают большой производительностью. К ним, в частности, можно отнести  широко известные Cray-links, используемые в суперкомпьютерах фирмы Cray. Во-вторых, это технологии, традиционно предназначенные для использования в суперкомпьютерах, то есть фактически стандартное суперкомпьютерное решение. К этому типу можно отнести технологии HIPPI, SCI, Memory Channel. Наконец, последний тип систем связи – высокоскоростные технологии, предназначенные изначально для построения локальных сетей с высокой пропускной способностью или применяемые в области телекоммуникаций. Это Fast и Gigabit Ethernet, Myrinet, ATM и некоторые другие. Для современного российского пользователя и разработчика распределенных вычислительных систем наибольший интерес представляют два последних типа сред связи, поэтому данный обзор будет посвящен именно им.