1.1. Компютърни мрежиСъдържание на първа глава:
1.2. Комуникационен протокол TCP/IP
1.3. IP адреси и DNS имена (адреси)
През втората половина на 80-те години персоналните компютри (ПК) се превърнаха в най-масовото средство за обработка на информация.
Използването на ПК през началния период на масовото им използване, основно в автономен режим, е свързан с редица неудобства при обмена на данни от един на друг компютър.
Все повече се налага необходимостта от автоматизиране на достъпа едновременно на много потребители до данните на отделни компютри. Това от друга страна постави нови изисквания към компютърните комуникации.
Тези и други обективни предпоставки доведоха до масовото използване на свързани помежду си компютри, т.е. до изграждането и използването на компютърни мрежи (КМ).
Най-общо казано КМ е програмно-техническа система за предаване на данни (информация), позволяваща на отделни компютри да комуникират по между си, независимо от разстоянието между тях, и да използват общи ресурси.
По своя пространствен обхват КМ се делят на:
-локални компютърни мрежи (LAN - Local Area Networks);
- компютърни мрежи с широк обхват (WAN - Wide Area Networks).
Към LAN се отнасят КМ на отделни организации, учреждения, фирми и други, разположени на сравнително ограничен пространства. Например КМ на ВВМУ, в която са включени десетки ПК, се отнася към този тип мрежи.
Типичен представител на WAN КМ е световната мрежа Internet, в която са свързани десетки милиони потребителски компютри и стотици хиляди компютри със специално предназначение.
1.2. Комуникационен
протокол TCP/IP
В Internet правилата за обмен на данни се определят от протоколите TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol - Протокол за предаване на данни / Интернет протокол). Благодарение на тези протоколи компютрите включени в Internet "общуват" помежду си независимо от това, че са от различен клас и марка, и че на тях са инсталирани различни операционни системи.
Основното предназначение на протоколите TCP/IP е да осигуряват връзка между компютрите и мрежите, и обмена на данни между тях.
Протоколите TCP/IP реализират така наречения пакетен режим на обмен на данни. Същността на този режим се състои в това, че отделните съобщения се разделят, в зависимост от обема им, на конкретен брой с еднакъв обем пакети (дейтаграми) .
Освен съдържанието на част от съобщението във всеки пакет се съдържа информация за подателя (източника на съобщението), за получателя и поредния номер на пакета в цялото съобщение.
Всяка дейтаграма може да се "придвижва" от подателя към получателя по самостоятелен маршрут.
След получаване на всички пакети от дадено съобщение то се възстановява в изходния си вид.
Частта TCP на протоколите TCP/IP осъществява разделянето на съобщението от източника на дейтаграми и събирането им при получателя.
Втората част IP - осъществява маршрутизацията ("придвижването") на дейта грамите по мрежата.
IP добавя към дейтаграмите адресите на подателя и получателя и определя маршрута за придвижване от компютъра на подателя до компютъра на получателя.
Описаните основни функции на протокола TCP/IP се реализират от множество протоколи затова се говори за TCP/IP в множествено, а не в единствено число.
1.3. IP адреси и DNS имена
(адреси)
Както се вижда от приведеното по горе описание на основните функции на протоколите TCP/IP за да функционира дадена мрежа е необходимо да се използва определен начин за адресиране както на всеки източник (компютър на подател), така и на всеки получател (компютър на получател) в мрежата. Всеки компютър включен в мрежата има уникален адрес.. Тези адреси се наричат IP адреси.
IP адреса представлява последователност от четири числа, отделени с точка. Например 194.141.4.75 или 192.1.25.2.
Всяко число в IP адрес може да има стойности от 0 до 255.
IP адреса има дължина 32 бита, по 8 бита във всяка част. Тези части обикновено се записват във вид на десетични числа, както е показано в горните примери.
Стойността на числото в първата група на IP адреса определя класа на мрежата.
В зависимост от максималния брой компютри, които могат да се адресират в мрежите те се делят на три класа. Класовете мрежи се обозначават с латинските букви A,B и C.
В мрежите от клас А стойността на първото число в адреса е от 1 до 126. Броят на мрежите от този клас не може да превишава 126, но всяка мрежа може да адресира повече от 16 милиона компютри. От клас А са най-големите мрежи в Internet.
В мрежите от клас В стойността на първото число от адреса е в диапазона 128 - 191. За адресиране на мрежите от този клас се използват първите две числа на IP адреса (първите две части на адреса). Това позволява да се адресират 16382 мрежи, а всяка мрежа има възможност да адресира до 65534 компютри. Крупни организации имат мрежи от клас В.
Стойността на първото число в IP адреса на мрежите от клас С е от 192 до 223. За адресиране на мрежите от този клас се използват първите три числа в IP адреса. Това позволява да се адресират повече от 2 милиона мрежи, но всяка мрежа може да адресира не повече от 254 компютри. Сравнително не големи фирми, организации и др. имат мрежи от клас С.
Обмена на данни с протоколите TCP/IP се осъществява само чрез IP адреси.
Използването на IP адресите (числовите) от потребителите на мрежата е неудобно. Затова в Internet могат да се използват от потребителите и адреси (имена), съдържащи буквено-цифрови символи.
Имената (адресите) на компютрите в Internet се задават в съответствие със строги правила. Тези правила се определят от специална система DNS (Domain Name System - система за имената на домейните).
Домейн имената имат точно определена структура, в която се отразява йерархичната структура на имената на областите (домейните). Чрез тази структура и съответните имена еднозначно се идентифицира всеки компютър в Мрежата.
Най-общо тази структура съдържа четири части, разделени с точка. Схематично структурата на домейн имената е показана на фиг.1-1.
Фиг.1.1
Домейн областта ( най-дясната част DNS името) съдържа буквени символи, означаващи държавата или вида на организацията, към която принадлежи (към която е регистриран в мрежата) компютъра.
Например компютри, регистрирани в домейн областта на България в тази част на името имат следните символи: ".bg"; за Германия : .de; за Франция: .fr; за Русия: .ru; за Австралия: .au и т.н.
За вида на организацията (използват се предимно в САЩ) се използват следните домейн области: .edu- образователни организации; .com- комерсиални; .gov- правителствени; .mil- военни; .net- за различни мрежи; .int- интернационални; .org- други организации и др.
Подобластта от средно равнище съдържа в някакъв вид името на организацията, фирмата и др., а областта от ниско ниво името на отдел, служба и други структурни звена на организацията.
Името на конкретния компютър (хост) е в най-лявата част на DNS името.
Например DNS адреса (името) на сървъра на ВВМУ е; ns.naval-acad.bg.
Домейн областта в името е ".bg", името на подобластта в тази област е "naval-acad", а името на хоста (компютъра) е "ns".
В случая с името на сървъра на ВВМУ има само една подобласт. Възможно е в името на хост да има няколко нива на подобласти, а не само на две, както е показано на фиг.1-1. Въобще между името на домеин областта и името на хоста може да се използват имена на различен брой подобласти.
Както беше посочено TCP/IP протоколите използват само IP адреси. За целта в Internet има специална служба (Domain Name Service) с множество компютри в Мрежата и съответно програмно осигуряване, чрез които всяко домейн име (адрес) се идентифицира с точно определен IP адрес.
Съответствие между елементите на домейн имената и елементите на IP адресите няма.
Включването на потребителски компютър към Internet може да се разглежда в няколко аспекта.
Най-общо потребителския компютър може да работи в два режима: автономен или в състава на локална мрежа.
Ако компютъра работи в локална мрежа включването в Internet (достъпа до Internet) се осъществява от специален компютър, осигуряващ достъпа на компютрите от мрежата до Internet.
За осигуряване достъп на компютър от LAN до Internet са необходими: мрежова платка (адаптер) и специално програмно осигуряване, главно протоколи TCP/IP и програма за достъп до информационните ресурси на Internet.
Ако компютъра не работи в мрежа начините за свързване, в зависимост от възможностите за ползване на ресурсите на Мрежата, са два:
- пълен достъп;
- терминален достъп.
И в двата случая свързването към компютъра доставчик на Internet услуги може да се осъществява или чрез комутируема телефонна линия (сеансен достъп - Dial-up Internet Account) или чрез пряко (direct) включена телефонна линия.
При Dial-up включване се използва обикновена телефонна линия. Връзката на потребителския компютър с компютъра доставчик на Internet услуги се осъществява чрез специални устройства, наречени модеми.
Най-често потребителските компютри получават за времето на сеанса IP адрес, който като правило е различен за всеки сеанс (динамичен IP адрес)
При пряко включване качеството на връзката е по-добро и най-често в тези случаи компютъра получава постоянен (статичен) IP адрес.
При терминалния достъп на потребителския компютър не се инсталират TCP/IP протоколи и клиентска програма за достъп до ресурсите на Мрежата.
Със специални програми се емулира терминална връзка до компютъра, който има достъп до Internet. Терминалния достъп има следните недостатъци в сравнение с пълния: не са достъпни всички услуги в , а получените данни се съхраняват само на хост компютъра.
От техническа гледна точка връзката с Internet може да се осъществи освен по телефонна линия и чрез линия на цифрова мрежа за интегрирани услуги (ISDN), радиовръзка или спътникова връзка.
Едно от най-важните условия за качествена работа в Internet, освен техническите характеристики на потребителския компютър и качеството на инсталираното на него програмно осигуряване, са характеристиките на линиите за свръзка и преди всичко тяхната пропускателна способност.
При ниско скоростите линии (телефонни) пропускателната способност е от порядъка десетки (10 - 50) Кbps (килобита в секунда). При оптичните линии скоростта на обмен достига няколко Mbps. При спътникови линии - стотици Mbps ( мегабайта в секунда), а вече се пише за магистрали със скорост Gbps (гигабайта в секунда).