 |
Тема 2. Анализ обмена информацией
|
|
|
|
В КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЯХ
Задание 2.1. Ознакомиться с теорией коммутации информационных потоков.
2.1.1. Коммутация каналов в глобальных сетях является процессом, который по запросу осуществляет соединение двух или более источников данных и обеспечивает монопольное использование канала передачи данных до момента разъединения. Коммутация каналов состоит в образовании непрерывного составного физического канала из последовательно соединенных отдельных канальных участков для прямой передачи данных между узлами. Отдельные каналы соединяются между собой специальной аппаратурой - коммутаторами, которые могут связывать любые конечные узлы сети.
2.1.2. Коммутация сообщений в глобальных сетях является процессом пересылки данных, состоящим из приема, хранения, выбора начального направления и последующей передачи сообщений без нарушения их целостности.
Сообщениями называются данные, которые объединены по содержанию, имеют определенную структуру и пригодны для обработки, пересылки или использования. Сообщения пересылаются между транзитными компьютерами сети с временн о й буферизацией их на дисках каждого компьютера.
Источниками сообщений могут быть голос, изображение, текст, данные. Соединение отправителя и получателя с возможностью обмена сообщениями без заметных временн ы х задержек характеризует режим работы online. Существенные задержки с запоминанием информации в промежуточных узлах присущи режиму offline.
2.1.3. Коммутацией пакетов в глобальных сетях является передача сообщений, сформированных в виде адресованных пакетов. Канал передачи, загруженный во время передачи данным пакетом, впоследствии освобождается для других пакетов.
|
|
|
Коммутаторы сети, в роли которых выступают шлюзы и маршрутизаторы, принимают пакеты от конечных узлов и по адресной информации передают их друг другу к станции назначения.
2.1.4. В глобальных сетях для передачи информации применяются следующие виды коммутации:
коммутация каналов - используется при передаче аудио информации по привычным телефонным линиям связи;
коммутация сообщений - применяется в основном для передачи электронной почты, в телеконференциях, в электронных новостях;
коммутация пакетов - применяется для передачи данных, аудио и видео информации.
Преимуществом сетей коммутации каналов является простота реализации (образование непрерывного составного физического канала), а недостатком - низкий коэффициент использования каналов, высокая стоимость передачи данных, повышенное время ожидания освобождения канала другими пользователями.
При коммутации сообщений передача данных (сообщение) осуществляется после освобождения канала и до момента достижения данными адресата. Каждый сервер выполняет прием, проверку, сборку, маршрутизацию и передачу сообщения. К преимуществу можно отнести уменьшение стоимости передачи данных. Недостатком данного способа является низкая скорость передачи информации, то есть невозможность ведения диалога между пользователями.
Пакетная коммутация состоит в обмене небольшими пакетами (частями сообщений) фиксированной структуры и предотвращает образование очередей в узлах коммутации. Преимущество такой коммутации заключается в быстром соединении, надежности и эффективности использования сети.
Задание 2.2. Изучить методы адресации в компьютерных сетях.
2.2.1. Передача сообщений в компьютерных сетях осуществляется с помощью специальных правил, называемых протоколом передачи данных.
В протоколе TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol) адресацию обеспечивает протокол IP.
|
|
|
В соответствии со стандартом IP каждому хосту назначается IP-адрес - уникальное число (рис. 2.1) длиной 32 бита (4 байта), которое по своей структуре делится на две логические части - префикс и суффикс.
Класс А
| Префикс | Суффикс |
0 8 16 24 32
Класс В
| Префикс | Суффикс |
0 8 16 24 32
Класс С
| Префикс | Суффикс |
0 8 16 24 32
Рис. 2.1. Три основных класса IP-адресов.
Такое распределение необходимо для эффективной маршрутизации. Префикс адреса характеризует физическую сеть, к которой подключен компьютер, а суффикс - отдельный хост (узел) этой сети.
Схема, которая названа IP-адресацией на основе классов, предусматривает распределение пространства IP-адресов на три основных класса; каждый класс имеет префикс и суффикс, отличающиеся от других классов размерами. Первые биты адреса определяют части адреса, относящиеся к номерам сети и узла. Префикс длиной в n бит позволяет назначить 2n уникальных номеров сетей, а суффикс длиной m бит позволяет назначить 2m номеров хостов в данной сети.
Если адрес начинается с нуля (0), то сеть относят к классу А, и номер сети занимает один байт, остальные 3 байта интерпретируются как номер узла в сети. Сети класса А имеют номера в диапазоне от 1 до 126; количество узлов у них должно быть более 216, но не превышать 224.
Если первые два бита адреса начинаются последовательностью 10, то сеть относится к классу В и является сетью средних размеров с числом узлов от 28 до 216. В сетях класса В для адресов сети и узла отводится по 16 битов, то есть по 2 байта. Если адрес начинается последовательностью 110, то сеть относят к классу С, а число узлов не превышает 28. Для адреса сети отводится 24 бита, а узла - 8 битов.
2.2.2. Для взаимодействия с пользователем в программном обеспечении используется точечно-десятичная система обозначений IP-адресов. В этом случае IP-адрес состоит из четырех разделенных точками октетов (участков по 8 бит). Например, 32-х разрядное двоичное число 10000000 10000000 11111111 00000000 имеет в точечно-десятичная системе вид 128.128.255.0 и относится к классу B.
Преобразование символьных адресов в IP-адреса выполняет служба DNS (Domain Name System). Она является распределенной базой данных, поддерживающей иерархическую систему имен для идентификации узлов в сети Интернет. База данных DNS имеет структуру дерева, называемого доменным пространством имен, где каждый домен (узел дерева) имеет название (имя) и может содержать поддомены. Название домена идентифицирует его место в этой базе данных по отношению к родительскому домену, причем точки в названии отделяют части, которые соответствуют узлам домена. Каждый хост в сети Интернет однозначно определяется своим полным доменным именем, содержащим имена всех доменов по направлению от хоста до корня.
|
|
|
Задание 2.3. Исследовать принцип действия утилиты ping.exe
2.3.1. Мониторинг и анализ сети являются важными этапами контроля работы сети. Для выполнения этих задач регулярно выполняется сбор данных, которые являются базой для измерения реакции сети на изменения и перегрузки. Для того, чтобы осуществить сетевую передачу, необходимо проверить корректность присоединения клиента к сети, наличие у клиента хотя бы одного протокола сервера, знать IP-адреса компьютеров сети. Поэтому в сетевых операционных системах, и в частности в Windows XP, существуют многочисленные мощные служебные программы (утилиты) для пересылки текстовых сообщений, управления общими ресурсами, диагностики сетевых сочетаний, поиска и обработки ошибок. Использование утилит происходит в режиме дисковой операционной системы ( DOS ).
2.3.2. Утилита ping используется для проверки досягаемости отдаленного хоста. В ней применяются запросы и эхо-повтора по протоколу ICMP (Internet Control Message Protocol - протокол межсетевых управляющих сообщений). Для транспортировки сообщений ICMP используется протокол IP. Запросы ICMP инкапсулируются (группируются внутри) в созданный пакет IP -дейтаграмм. После отправки запроса программа на протяжении определенного короткого отрезка времени ожидает ответ отдаленного компьютера. Формат утилиты ping имеет следующий вид:
ping [ -n ][ -w ][ -t ] IP-адрес или DNS-имя отдаленного хоста,
где n - число посланных запросов; w - время ожидания ответа отдаленного хоста, которое по умолчанию равно 1000 мсек.
|
|
|
Для того, чтобы определить время достижения пакетом определенного узла (время транспортировки информации), необходимо учитывать, что параметр времени в утилите ping указывает время отправки сообщения и ожидания отзыва от узла назначения - то есть удвоенное время передачи пакета.
2.3.3. Для исследования действия указанной утилиты следует перейти в среду DOS - вызывать на экран Total Commander, вызывать в обоих его окнах корневой каталог диска С: и исполнить команду КомандыžЗапустить сеанс DOS. На экран выводится окно среды DOS; в верхней части окна приведены системные сообщения (рис. 2.2); под ними указан полный путь к месту, откуда выполнено обращение к DOS - в данном случае - C:\>, после которого расположен текстовый курсор.
Рис. 2.2. Окно ввода команд DOS.
2.3.4. Ввести по очереди четыре варианта утилиты ping:
ping kpi.ua и ping -n 1 kpi.ua
ping 77.47.133.2 и ping -n 1 77.47.133.2
Ввод команды каждого варианта начинается в положении курсора и заканчивается нажатием [ Enter ]. Через несколько секунд на экран выводится сообщение ответа, которое автоматически завершается символами C:\>. Результат выполнения команд отображен на рис. 2.3 - 2.4.
Рис. 2.3. Выполнение команды ping по двум вариантам.
Рис. 2.4. Выполнение команды ping по двум вариантам.
2.3.5. Записать в конспекте изображение выполнения команд; сравнить результаты и объяснить разницы в изображениях.
Задание 2.4. Исследовать принцип действия утилиты tracert.exe.
2.4.1. Утилита tracert предназначена для отслеживания маршрута прохождения пакета к указанному хосту. Утилита передает несколько дейтаграмм и ожидает ответа на каждую из них. Перед отправкой первой дейтаграммы значение TTL (Time To Live - время странствования пакета по сети, то есть его "время жизни") для нее равняется 1. "Время жизни" пакета измеряется в секундах и определяется источником передачи средствами протокола IP. Первый маршрутизатор, который окажется на пути прохождения этой дейтаграммы, уменьшит значение TTL на единицу и, если это значение станет ровным 0, возвратит ошибку ICMP об окончании TTL.
Поскольку сообщение ICMP передается также в виде дейтаграммы IP, то tracert может определить IP -адрес источника и вывести на экран адрес маршрутизатора.
Для следующей дейтаграммы значение TTL будет увеличено на единицу; это будет повторяться до тех пор, пока не будет получен запрос от компьютера назначения.
Формат команды tracert имеет следующий вид:
tracert [-h] [-w] [-d] IP-адрес (или DNS-имя конечного компьютера),
где -h определяет максимальное значение TTL (по умолчанию равняется 30); -w указывает интервал (мсек), на протяжении которого будет ожидаться ответ; -d используется для отказа определения DNS -имен по IP -адресам маршрутизаторов.
|
|
|
2.4.2. Определить доменное имя узла 212.111.199.172 следующими действиями.
1) Вызывать на экран среду DOS (см. п. 2.3.3).
2) Ввести команду tracert 212.111.199.172 (рис. 2.5) и нажать [ Enter ].
Рис. 2.5. Окно DOS с отображением ввода команды.
Результат выполнения указанной команды приведен рис. 2.6. На экране отображен перечень выполненных шагов (прыжков) для достижения узла назначения. Записать в конспект содержание последнего изображения экрана.
Рис. 2.6. Результат выполнения команды tracert с IP-адресом.
2.4.3. Выполнить команду tracert для узлов 194.0.131.18 и 18.19.70.3. Записать в конспект всю информацию, которая будет отображена на экране после выполнения команд.
2.4.4. Определить IP-адрес Национального технического университета Украины (kpi - Киевского политехнического института), используя доменное имя, то есть ввести утилиту tracert www.kpi.ua (рис. 2.7).
Рис. 2.7. Выполнение команды tracert с доменным именем.
Сравнить изображения рис. 2.6 и рис. 2.7 и записать в конспект вывод о причинах появления разницы.
Задание 2.5. Исследовать утилиты анализа состояния компьютера.
2.5.1. Утилита hostname (рис. 2.8) способствует выводу на экран имени локального компьютера (хоста). Она доступна в присутствии поддержки протокола TCP/IP.
Рис. 2.8. Пример выполнения утилиты hostname.
2.5.2. Утилита ipconfig (рис. 2.9 ), при ее использовании без параметров, способствует выводу на экран полной диагностической информации о текущей конфигурации TCP/IP, текущей конфигурации IP- адресов компьютеров сети и маской подсети.
Рис. 2.9. Пример выполнения утилиты ipconfig.
2.5.3. Утилита netstat (рис. 2.10) выводит статистику протокола и текущих сочетаний сети TCP/IP. Эта команда доступна только после указания поддержки протокола TCP/IP.
Рис. 2.10. Пример выполнения утилиты netstat.
Задание 2.6. Исследовать принцип действия электронной почты.
2.6.1. Электронные почтовые ящики создаются на почтовых серверах. В эти ящики поступают письма в адрес пользователя, который может также переадресовать почту из сервера на свой компьютер с помощью программ, которые называются почтовыми клиентами. Формат адреса электронной почты имеет следующий вид:
имя пользователя@имя домена.зона [email protected]
В этом адресе ivanovii является именем адресата; @ - служебным символом, отделяющим имя пользователя от имени домена; rambler - имя домена, ru - имя зоны Интернета, в которой расположен домен.
В примере имя домена (домен второго уровня) является обычным названием фирмы, организации, провайдера; зона (домен первого уровня) предназначается для страны.
2.6.2. Кроме приведенной выше, используется другая (тематическая) система имен, в которой домен верхнего уровня состоит из трех литер и определяет принадлежность адреса к одному из следующих классов:
1) com - коммерческие организации;
2) edu - образовательные учреждения;
3) gov - правительственные организации;
4) org - некоммерческие организации;
5) net - сети.
Кроме того, домены Интернета укладываются один в другой и чем мельче домен, тем из б о льшего количества сегментов состоит его обозначение. Например, домен khadi.kharkov.ua принадлежит одновременно домену университета ХНАДУ, домену города и домену государства Украины.
2.6.3. Адрес электронного почтового ящика предоставляется провайдером (организация, обеспечивающая доступ к Интернету). В настоящее время многие провайдеры предлагают дешевые пакеты доступа к Интернету, но без предоставления почтовых ящиков. Однако, в Интернете существует также множество серверов, которые предоставляют бесплатный почтовый ящик всем желающим. Адрес электронной почты является полностью независимым. Можно сколько угодно менять организацию и даже место проживания - это никак не отображается на сетевом адресе. Электронный адрес долговечен - найти человека по электронному адресу можно даже через много лет. Самое важное, что физически найти человека по такому адресу намного тяжелее (практически невозможно), чем, например, по номеру телефона. Это означает, что электронный адрес обеспечивает надежную безопасность. Все письма хранятся в одном месте - на сервере; они доступны владельцу ящика из любого компьютера, подключенного к сети.
Задание 2.7. Создать почтовый ящик в ukr.net.
2.7.1. Для создания электронного почтового ящика следует в адресной строке обозревателя IE ввести адрес сайта http://freemail.ukr.net и нажать [ Enter ]. В ответ на экран выводится главное окно украинской сетевой почтовой службы (рис. 2.11).
Рис. 2.11. Окно почтовой службы УКРНЕТ.
Рекомендуется самостоятельно внимательно ознакомиться с содержанием главного окна.
Для пользования почтовой службой этого сайта (как и других мировых сайтов) необходимо выполнить регистрацию личности пользователя. Это выполняется нажатием ЛК мыши на гиперссылке Регистрация в правом нижнем углу прямоугольника регистрации. В качестве ответа открывается очередное окно (рис. 2.12) с эмблемой и названием Создать аккаунт УКРНЕТ.
В 
Рис. 2.12. Окно ввода параметров регистрации в УКРНЕТ.
Это окно предназначено для заполнения полей анкеты регистрации. Метки " i" являются информационными сообщениями - при подведении к ним указателя мыши выводится соответствующий совет.
В указанной анкете в поле Логин: пользователь создает из комбинации букв и цифр почтовое имя-обращение. С целью дальнейшей проверки преподавателем правильности выполнения заданий указать в качестве имени-обращения порядковый номер пользователя в списке группы и название группы; например, 13td21. Нажатием ЛК мыши в области Проверить необходимо проверить исключительность своего почтового имени. Если в Интернете найдется подобное имя, то на экран выводится сообщение о необходимости изменить Логин:.
В поле Пароль: ввести для электронного почтового ящика пароль (от шести до восьми латинских букв и цифр). В пароле запрещено использовать кириллицу; не следует выбирать простые пароли - их легко подобрать и воспользоваться. Указать в качестве пароля следующее сочетание цифр: 123456.
Другие поля анкеты заполняются с помощью приведенных на экране пояснений и советов. Завершается регистрация нажатием ЛК мыши в поле (зеленого цвета) Регистрация. Через несколько секунд откры-вается очередное окно (рис. 2.13) для работы в среде электронной почты.
Рис. 2.13. Окно для указания работы
с почтовой программой УКРНЕТ.
2.7.2. При нажатии ЛК мыши в области Продолжить работу во FREEMAIL выполняется переход к первичному окну (рис. 2.11), ввести имя и пароль и нажать ЛК мыши на гиперссылке Войти.
2.7.3. Открывается следующее почтовое окно (рис. 2.14), в верхней части которого расположен перечень возможных операций. Для изучения возможностей данной почтовой службы следует исполнить гиперссылку Помощь. Пользователям рекомендуется самостоятельно изучить сведения, приведенные на страницах указанной помощи.
Рис. 2.14. Окно почтовых операций программы УКРНЕТ.
2.7.4. В окне переписки (рис. 2.14) нажать ЛК мыши на гиперссылке Написать письмо - на экран выводится стандартная форма с соответствующими текстовыми полями, в которых пользователь вводит всю информацию. В поле От: указать собственный адрес пользователя, т. е. направить письмо самому себе.
В поле под строкой выбора шрифтов вводится текст письма. Если автор письма отсылает файлы с графическими материалами (чертежи, рисунки, фотографии, таблицы), то имеется возможность присоединить к письму указанные файлы с помощью команды Прикрепить.
Составить произвольный текст письма, добавить к нему графическое сопровождение и отослать в собственный почтовый ящик.
В отдельном поле слева отображается действительное состояние переписки в данном почтовом ящике.
Завершить исследование использования почтовой службы исполнением команды Выйти в верхнем правом углу данного окна.
2.7.5. После завершения знакомства с возможностями и способами использования почтовой программы выполнить команду-гиперссылку ukr.net (вверху, первая слева), которая способствует переходу на главную страницу этой почтовой программы (рис. 2.15).
Рис. 2.15. Главное окно почтовой программы УКРНЕТ.
Пользователям рекомендуется самостоятельно ознакомиться с информацией, представленной в данном окне и в подчиненных ему окнах.
2.8. Контрольные вопросы
1. Что представляет собой коммутация каналов в глобальных сетях?
2. Какие устройства служат для соединений узлов сетей?
3. Что представляют собой "пакеты сообщений"?
4. Как реализуется передача информации в глобальных сетях?
5. Чем являются и как устроены "протоколы передачи данных"?
6. Что представляют собой служебные программы - утилиты?
7. Какую роль выполняют команды ping.exe и tracert.exe?
8. Каков принцип действия электронной почты?
9. Какие элементы составляют формат адреса электронной почты?
10. Какие действия необходимо выполнить для создании
почтового ящика в ukr.net?
|
|
|
