Компьютерные сети

Компьютерные сети
§ 1. Как работает компьютерная сеть

Что такое компьютерная сеть?
Компьютерная сеть – это группа компьютеров, соединенных линиями связи.
Линии связи:
электрические кабели
оптическое волокно
радиоволны (в беспроводных сетях)

Компьютерные сети – «за» и «против»
обмен данными между компьютерами
совместное использование ресурсов
данные
программы
внешние устройства
распределённые вычисления
электронная почта
затраты на сетевое оборудование
снижается безопасность данных
нужен системный администратор

Системный администратор
устанавливает и настраивает ПО
устанавливает права доступа
обеспечивает защиту информации
делает резервные копии данных
восстанавливает данные в случае сбоев
устраняет неисправности в сети
Сетевой администратор – занимается только работой сети.

Типы сетей
персональные сети (PAN = Personal Area Network), радиус до 30 м (Bluetooth)
локальные сети (LAN = Local Area Network) – в одном или нескольких соседних зданиях;
беспроводные – Wi-Fi
корпоративные сети – одна организация
городские сети (MAN = Metropolitan Area Network)
глобальные сети (WAN = Wide Area Network)

Обмен данными
Протокол – это набор правил и соглашений, определяющих порядок обмена данными.
Пакетный режим
большой файл не блокирует сеть
при сбое повтор 1 пакета
пакеты могут идти разными маршрутами

Пакетный режим
Состав пакета:
адрес получателя
адрес отправителя
данные
контрольная сумма
CRC-32
=?
Размер пакета: до 1,5 Кбайт
нет
передать заново

Серверы и клиенты
Сервер ­– это компьютер, предоставляющий свои ресурсы в общее использование.
Клиент – это компьютер, использующий ресурсы сервера.
файловый сервер
сервер печати
запрос
ответ
отправить запрос
вывести ответ
получить запрос
выполнить задание
отправить ответ
почтовый сервер
сервер приложений
программа-клиент
программа-сервер

Терминальный сервер
процессор
ОЗУ
долговременная память
терминалы
(«тонкие» клиенты)
управление
(клавиатура, мышь)
рабочий стол

Компьютерные сети
§ 2. Структуры сетей

«Общая шина»
Шина – это линия связи, которую несколько устройств используют для обмена данными.
шина
простота, дешевизна
небольшой расход кабеля;
легко подключать новые рабочие станции;
сеть работает при отказе любого компьютера

«Общая шина»
при разрыве кабеля вся сеть не работает
один канал связи на всех
низкий уровень безопасности
сложно обнаруживать неисправности
ограничение размера (не более 185 м)

«Звезда»
Коммутатор (свитч) передаёт пакеты только адресату!

«Звезда»
сеть работает при отказе любой рабочей станции
высокий уровень безопасности
простой поиск неисправностей и обрывов
большой расход кабеля
высокая стоимость
при отказе коммутатора вся сеть не работает
количество рабочих станций ограничено количеством портов коммутатора.

«Дерево» = многоуровневая звезда

«Кольцо»

«Кольцо»
большой размер сети (до 20 км)
надежная работа при большом потоке данных
не нужны коммутаторы
для подключения нового узла нужно останавливать сеть
низкая безопасность
сложность настройки и поиска неисправностей

Компьютерные сети
§ 3. Локальные сети

Что такое локальная сеть?
Локальная сеть объединяет компьютеры в одном или нескольких соседних зданиях.
Сетевая ОС поддерживает:
сетевое оборудование
сетевые протоколы
доступ к удалённым ресурсам
Windows, Linux, Mac OS
Типы локальных сетей:
одноранговые
с выделенным сервером

Одноранговые сети
Все компьютеры равноправны, каждый может выступать как в роли клиента, так и в роли сервера.
дешевизна
простота настройки и обслуживания
независимость компьютеров друг от друга
не нужно сложное программное обеспечение
обычно до 10-15 компьютеров
сложность управления и настройки прав доступа
низкая защищенность данных
резервное копирование на каждом компьютере
Разделяемые ресурсы:

Сети с выделенным сервером
Роли серверов:
файловые серверы
почтовые серверы
серверы баз данных
серверы печати
серверы приложений
…
обработка данных на серверах
через сеть передаются только нужные данные
упрощается модернизация системы
права на доступ к данным на сервере
различное оборудование и ОС на клиентах
резервное копирование данных только на серверах
высокая стоимость серверного оборудования
сложность настройки и обслуживания сервера
при отказе сервера служба не работает
Windows Server, Linux Server, FreeBSD, Solaris

Терминальный доступ
терминальный сервер
клиент: клавиатура + монитор, нет винчестера
сервер: время процессора, ОЗУ, диски, принтеры и т.п.
дешевизна клиентов
проще администрирование
выше безопасность данных
при отказе сервера ничего не работает
ошибки в настройках влияют на всех
«тонкий»
клиент
«тонкий»
клиент
«тонкий»
клиент
«тонкий»
клиент

Беспроводные сети
Bluetooth – персональные сети
до 8 устройств
радиус до 10 м
скорость до 700 кбит/с
WiFi (Wireless Fidelity – «беспроводная точность»)
радиус до 45 м (в помещении)
скорость до 480 Мбит/с

Сетевое оборудование
Ethernet (лат. aether — эфир)
10 Мбит/с, 100 Мбит/с, 1 Гбит/с и 10 Гбит/с
разъем RJ-45
сетевая карта
сетевой кабель «витая пара»
патч-корд

Маршрутизатор
Маршрутизатор (роутер) – устройство, определяющее дальнейший маршрут движения пакетов на основе таблиц маршрутизации.

Компьютерные сети
§ 4. Глобальная сеть Интернет

Что такое Интернет?
InterNet = Interconnected Networks
Интернет – это глобальная сеть, объединяющая компьютерные сети.
взаимосвязанные сети
распределённая сеть
маршрутизаторы в узлах сети
Данные хранятся на серверах (клиент-сервер).
Провайдер – это фирма, предоставляющая пользователям выход в Интернет через её локальную сеть.

Подключение к Интернету
телефонная станция
сплиттер
сплиттер

Подключение через мобильную связь
USB-модем
3G (3rd generation = 3-е поколение) – до 10 Мбит/с
4G (4th generation) – до 1 Гбит/с
EDGE – до 474 кбит/с
5G (5th generation) – до 35 Гбит/с (Мегафон, тестирование)

Протоколы Интернета (TCP/IP)
TCP (Transmission Control Protocol) – протокол управления передачей данных
установка соединения
разбивка файла на пакеты (около 1,5 Кбайт)
доставка данных
сборка файла из пакетов
IP (Internet Protocol) – межсетевой протокол
правила построения пакета
система IP-адресов

IP-адреса
3232262259
=110000001010100001101000011100112
IP-адрес содержит номер сети и код узла в этой сети.
0…255
4

IP-адреса
IP-адрес версии 6 (IPv6): 128-битные адреса
2001:0DB8:11A3:09D7:1F34:8A2E:07A0:765D
IP-адрес присваивается не узлу, а каналу связи (интерфейсу).
маршрутизатор

Доменные имена
1984 г. DNS = Domain Name System, система доменных имён
www.google.ru
173.194.71.94
Домен – это группа символьных адресов в Интернете.

Домены верхнего уровня

Преобразование адресов
Сервер DNS преобразует доменный адрес в IP-адрес.
www.google.com
запрос серверу DNS для получения IP-адреса сайта www.google.com
ожидание ответа
запрос Web-страницы по полученному IP-адресу
172.194.71.104
DNS-сервер
193.124.85.210

Преобразование адресов
173.194.71.99
173.194.71.103
173.194.71.104
173.194.71.105
173.194.71.106
173.194.71.147
ycad-ba.narod.ru
csmsoft.narod.ru
opera-site.narod.ru
detki-help.narod.ru
seasoft.narod.ru
…
2ip.ru/domain-list-by-ip
193.109.247.225
www.google.com
2ip.ru/lookup

Компьютерные сети
§ 5. Службы Интернета

Всемирная паутина (WWW)
1991 г.: WWW = World Wide Web – система
обмена данными в виде гипертекста.
WWW (World Wide Web) – служба для
обмена информацией в виде гипертекста.
Гипертекст – текст, содержащий активные
ссылки (гиперссылки) на другие
документы.
Гипермедиа – документ, который включает текст, рисунки, звуки, видео, причём каждый элемент может быть гиперссылкой.

Веб-сайты
Сайт (веб-сайт) – это группа веб-страниц, которые расположены на одном сервере, объединены общей идеей и связаны с помощью гиперссылок.
Веб-сервер – это программа, которая обеспечивает работу сайтов: приём запросов и выдачу ответов по протоколу HTTP или HTTPS.
Браузер – это программа для просмотра веб-страниц на экране.

Адрес документа в Интернете
URL (Uniform Resource Locator) – универсальный адрес документа в Интернете.
http: // www.vasya.ru / images/new/ qq.jpg
адрес сайта
каталог (папка)
имя файла
http: // www.vasya.ru
главная страница сайта: index.html, index.htm
ftp: // files.vasya.ru / pub / download / qq.zip
скачать файл
протокол

Веб 2.0
Идея – привлечение пользователей к наполнению сайтов информацией и совместной деятельности.
требуется регистрация (через e-mail)
«личная зона» пользователя
Социальные сети
Площадки для блогов
ВКонтакте (vk (vk. (vk.com)
Одноклассники (www (www. (www.odnoklassniki (www.odnoklassniki. (www.odnoklassniki.ru)
Facebook (www (www. (www.facebook (www.facebook. (www.facebook.com)
wwwwww.www.livejournalwww.livejournal.www.livejournal.com
wwwwww.www.blogspotwww.blogspot.www.blogspot.com
Вики-системы
Википедия (ru.wikipedia.org)

Веб 2.0
расширение возможностей пользователей
сотрудничество на расстоянии
потеря контроля над данными
опасность взлома
манипуляции на основе изучения профиля
уменьшение «личного пространства»

Как работает электронная почта?
почтовый сервер
почтовый сервер
коммерческое «at», 1971 год, Р. Томлисон
«собака» (Россия)
«кошечка» (Польша)
«роза» (Турция)
XVI век: вес 10 кг, объем 15 л
@
vasya@ mail.ru
почтовый ящик
почтовый сервер
SMTP
POP3,
IMAP
SMTP
POP3,
IMAP

Сообщение электронной почты
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
О покупке слона
Кому (To):
От кого (From):
Ответить (Reply To):
Копия (CC):
Скрытая копия (BC):
Тема (Subject):
заголовок письма
Здравствуйте, Джон!
Нет ли у вас желания купить
слона?
С уважением, Василий Рогов,
генеральный директор,
ООО «Слонопотам»,
г. Солнечный, ул. Слоновья, 2
тел. [phone]
факс [phone]
http://slonopotam.ru
приветствие
основной текст
подпись
контактная информация

Этикет при работе с электронной почтой
точно формулируйте тему письма
начинайте с приветствия, заканчивайте подписью
пишите грамотно
не используйте жаргон (может быть непонятен)
не отправляйте пустых писем (пишите комментарий к посылаемым файлам)
не пишите всеми заглавными буквами (= крик)
подтверждайте получение письма, если не можете сразу ответить
Привет, Сеня!
Посылаю эссе в приложении. Что ты об этом думаешь?
Серафим.
Привет, Серафим!
Эссе получил. Подробнее отвечу завтра, когда прочитаю.
Сеня.

Почтовые программы
Почта Windows
Microsoft Outlook
(в составе Microsoft Office)
TheBat (www (www. (www.ritlabs (www.ritlabs. (www.ritlabs.com)
Apple Mail (www (www. (www.apple (www.apple. (www.apple.com)
создание, отправка и прием сообщений
автоматическая проверка почты
сортировка сообщений
ведение адресной книги
Mozilla Thunderbird
(www(www.(www.mozilla(www.mozilla-(www.mozilla-russia(www.mozilla-russia.(www.mozilla-russia.org)
бесплатно!

Файловые архивы
FTP-сервер – это программа, которая обеспечивает обмен файлами: приём запросов и выдачу ответов по протоколу FTP.
FTPS = File Transfer Protocol Secure – c шифрованием
Возможности
скачивание файлов c сервера (download)
загрузка файлов на сервер (upload), в том числе загрузка Web-сайтов
Распространение программ:
freeware (бесплатные)
shareware (условно-бесплатные)
демо-версии
бета-версии

FTP-серверы
Права доступа
login: кодовое имя пользователя
password: пароль
Анонимный вход (в браузерах – автоматически)
login: anonymous
password: любой
Поиск файла на FTP-сервере
dirinfo, readme, index
ftpsearch.com
www.filesearch.ru
ftp:// user : asd @ files.example.com
ftp:// files.vasya.ru

FTP-клиенты
FileZilla (filezilla-project.org)
кроссплатформенная!
бесплатно!

Форумы
Форумы – это специальные веб-сайты, предназначенные для публичного общения посетителей в форме обмена сообщениями.
аватар
ник (псевдоним)
цитата

Форумы
Тред (нить, thread) цепочка связанных сообщений, которая содержит вопрос, ответы на него и комментарии.
Топик (topic) – тема обсуждения.
Топик-стартер – тот, кто начал тему.
Оффтопик (off-topic) – высказывание не по теме.
Бан (ban) – лишение права отправлять сообщения.
FAQ (Frequently Asked Questions)
ЧаВо (Часто задаваемые вопросы) – список самых частых вопросов новичков и ответы на них.
Модератор – имеет право удалять сообщения за:
оффтопик
оскорбление участников
нецензурную брань

Общение в реальном времени (онлайн)
Mail.ru Агент (www (www. (www.mail (www.mail. (www.mail.ru)
Kopete (для Linux)
iChat (для компьютеров Apple)
Viber (www.viber.com)
Skype (www.skype.com/ru )
чат (обмен текстовыми сообщениями)
голосовая и видеосвязь
обмен файлами
конференции
звонки на мобильные и стационарные телефоны
отправка SMS
WhatsApp (www.whatsapp.com)
Telegram (telegram.org)

Облачные хранилища данных
Объём?
Скорость чтения и записи?
доступ с любого компьютера
совместная работа с данными
клиент не беспокоится о хранении данных
синхронизация данных на разных устройствах
нужен быстрый Интернет
скорость работы ниже
безопасность под угрозой!
2 Гбайт
15 Гбайт
40 Гбайт

Информационные системы
Погода
pogodapogoda.yandex.ru
gismeteo.ru
Расписание транспорта
rasprasp.yandex.ru
www.tutu.ru
+ покупка билетов
+ электронный билет
(e-ticket)
Карты
mapsmaps.yandex.ru
maps.google.ru

Компьютерные сети
§ 6. Веб-сайты

Основные определения
Веб-страница – это гипертекстовый документ в Интернете.
Веб-сайт – группа веб-страниц, которые объединены общей темой и оформлением, связаны гиперссылками.
Веб-сервер – это программа, которая принимает запросы по протоколу HTTP (или HTTPS) и отвечает на них – возвращает веб-страницы и дополнительные данные (рисунки, звуковые файлы, видеофайлы).
Браузер – это программа для просмотра веб-страниц на экране монитора.

Что такое веб-страница?
запрос на каждый файл!
HTML = Hypertext Markup Language
(язык разметки гипертекста)
Кроссбраузерность: сайт должен одинаково отображаться в любом браузере.

Какие бывают веб-страницы?
статические – готовые файлы *.htm, *.html
динамические – полностью или частично создаются на сервере в момент запроса *.php, *.asp, *.pl, *.cgi, *.shtml …
быстро загружаются
почти не нагружают сервер
невозможна работа с базами данных (в т.ч. гостевые книги, комментарии, Веб 2.0)
работа с базами данных
загружаются медленнее
дополнительная нагрузка на сервер

Веб-программирование
серверные программы (back-end) выполняются на сервере, языки PHP, Python, JavaScript, Perl, …
клиентские программы (front-end) – на языке JavaScript, выполняются в браузере.
Скрипт (сценарий) – это программа для автоматизации действий пользователя.
можно
заменять текст, оформление, рисунки
строить многоуровневые выпадающие меню
скрывать и открывать части страницы
проверять данные, введённые пользователем
выполнять вычисления и т. д.

Системы управления сайтами
CMS = Content Management System, система управления содержимым сайта.
Функции:
создание разделов сайта
создание страниц
база данных пользователей
управление доступом
обеспечение навигации и поиска

Как разместить сайт?
На своём компьютере:
постоянно включенный компьютер
стабильный скоростной канал связи
«белый» IP-адрес;
установка и настройка веб-сервера
защита сайта от взломщиков, вредоносных программ и сетевых атак – самостоятельно
Хостинг — услуга по размещению сайта (данных) на постоянно работающем сервере.
Бесплатные хостинги
ucoz.ru
webservis.ru
www.hostinger.ru
www.holm.ru
www.hut.ru
wallst.ru
оплата – реклама

Тарифный план
Тарифный план ⇒ стоимость
ограничение объема данных (файлов и почты)
ограничение трафика
ежедневно: 100 пользователей
10 страниц по 100 Кбайт
в месяц: ≈ 3 Гбайт
поддержка баз данных (да/нет/количество)
поддержка серверных скриптов (PHP)
≈100 Мбайт

Загрузка файлов на сайт
создание страниц в конструкторе: *.ucoz.ru
FTP
локальный
компьютер
каталог на сайте
пароль
логин
сайт
FileZilla (filezillafilezilla-filezilla-projectfilezilla-project.filezilla-project.org)

Компьютерные сети
§ 7. Язык HTML

Первая веб-страница
Тэг – команда языка HTML
открывающий тэг
закрывающий тэг
Первая страница
Привет!
Первая страница
Привет!
контейнер (парный тэг)

Заголовки
заголовок документа
заголовок раздела
– заголовок документа
– заголовок раздела
– заголовок подраздела – заголовок параграфа
Глава 1. Информация
1.1 Что такое информация?
Задачи, связанные с хранением, передачей и обработкой информации человеку приходилось решать во все времена...

Выравнивание заголовков
Глава 1. Информация
left,
center,
right
атрибут (свойство)

Абзацы (параграфы)
И вечный бой! Покой нам только снится
Сквозь кровь и пыль...
Летит, летит степная кобылица
И мнёт ковыль...

Абзацы (параграфы)
И вечный бой! Покой нам только снится
Сквозь кровь и пыль...
Летит, летит степная кобылица
И мнёт ковыль...
paragraph – абзац
интервал

Выравнивание абзацев
Молекула воды испарилась из кипящего чайника и, подлетая к потолку, лоб в лоб столкнулась с неизвестно как
прокравшейся на кухню молекулой
водорода. Кто быстрей отлетел?
left, center, right, justify
Решение:
align="left"

Переход на новую строку
И вечный бой! Покой нам
только снится
Сквозь кровь и пыль...
Летит, летит
степная кобылица
И мнёт ковыль...
break – разрыв

Специальные символы (HTML entities)

Применение специальных символов
Дом сдали в 2011 году.
А.С. Пушкин
Пёс весил 12 кг.
Неразрывный пробел ( )
год
инициалы
единицы измерения
Из дома вышел А.С. Пушкин – солнце
русской поэзии.
не отрывать:

Применение специальных символов
Вышел А.С. Пушкин — солнце русской поэзии.
Длинное тире (—)
Вышел А.С. Пушкин – солнце русской поэзии.
не начинать строку с тире!
Короткое тире (–)
Дорога Васюки–Васютино строилась
в 2007–2013 годах.

Применение специальных символов
Угловые скобки (< >)
Верно ли, что X < Y?
X < Y
это начало тэга?

Гиперссылки (локальные)
Переход на
новую страницу
.
anchor
(якорь)
hyper reference (гиперссылка)
страница в том же каталоге:
во вложенном каталоге:
Информация
.
в родительском каталоге:
Информация
.
в соседнем каталоге:
Информация
.

Гиперссылки (внешние)
Информация
.
на URL:
на главную страницу сайта:
Информация
.
для скачивания архива:
Скачать
.
для запуска почтовой программы:
Напишите мне!

Как записать гиперссылки от show.htm?

Куда переход?
...
...
...
...
...
...

Маркированные списки
Вася
Петя
Коля
unordered list
(неупорядоченный список)
list item
(элемент списка)
изменение маркера: type="disc">
...
disc ∙
circle ○
square ■

Нумерованные списки
Вася
Петя
Коля
ordered list
(упорядоченный список)
изменение нумерации:
...
1, i, I, a, A

Многоуровневые списки
Россия
Украина
Москва
Санкт-Петербург
Киев
Одесса

Форматы рисунков
GIF (Graphic Interchange Format)
сжатие без потерь (LZW)
прозрачные области
анимация
только с палитрой (2…256 цветов)
рисунки с четкими границами, мелкие рисунки
JPEG (Joint Photographer Expert Group)
сжатие с потерями
только True Color (16,7 млн. цветов)
нет анимации и прозрачности
рисунки с размытыми границами, фото
PNG (Portable Network Graphic)
сжатие без потерь
с палитрой (PNG-8) и True Color (PNG-24)
прозрачность и полупрозрачность (альфа-канал)
нет анимации
плохо сжимает мелкие рисунки

Форматы рисунков
SVG (Scalable Vector Graphics, масштабируемые векторные изображения)
x="0" y="10"
stroke-width="1" stroke="rgb(0,0,0)"
fill="rgb(255,255,255)"/>
stroke-width="1" stroke="rgb(0,0,0)"
fill="rgb(0,0,255)"/>
stroke-width="1" stroke="rgb(0,0,0)"
fill="rgb(255,0,0)"/>

Рисунки в документе
из той же папки:
из другой папки:
с другого сервера:
image
(изображение)
source
(источник)

Выравнивание
left
right
top
bottom
(по умолчанию)
middle

Отступы
vspace
(vertical space)
hspace
(horizontal space)

Другие атрибуты
title="Ночь на Ладоге" width="800"
height="600">
надпись на месте рисунка, если его нет
размеры позволяют:
растянуть – сжать
не портить дизайн, если рисунка нет
всплывающая подсказка

Рисунок-гиперссылка
alt="Бесплатная почта" border="0">
локальная ссылка:
ссылка на другой сервер:
иначе будет синяя рамка вокруг
если не вплотную к
, будет «хвост»
не будет «хвоста»

Вставка векторных рисунков
data="test.svg"
width="48" height="48"
align="left">
тип нестандартных данных
имя файла
размеры
выравнивание

Конец фильма
ПОЛЯКОВ Константин Юрьевич
д.т.н., учитель информатики
ГБОУ СОШ № 163, г. Санкт-Петербург
[email protected]
ЕРЕМИН Евгений Александрович
к.ф.-м.н., доцент кафедры мультимедийной дидактики и ИТО ПГГПУ, г. Пермь
[email protected]