Необходимость обмениваться информацией на расстоянии существует издавна. Для этого придумано множество разных средств: почта и телеграф, телефон и радио... Теперь к ним добавилось еще одно средство -- компьютерные телекоммуникации16.
Для связи компьютеров между собой они объединяются в вычислительные сети. В сети может быть всего несколько ЭВМ, находящихся в одном помещении, офисе или здании. Тогда эта сеть называется локальной17 (ЛВС). Она может существовать сама по себе, а может и объединяться с другими. Есть сети, охватывающие город или целый регион. Существуют и всемирные -- глобальные18 сети.
Большинство сетей строится с использованием выделенных серверов19 -- специальных мощных компьютеров, предоставляющих услуги другим компьютерам: доступ к информации на своих дисках, пересылку данных, возможность использования тех или иных периферийных устройств (например, принтера) и т. д. Иногда в качестве сервера используют просто достаточно мощный персональный компьютер, но чаще это -- специально разработанная машина, рассчитанная на непрерывную работу в течении многих месяцев, с устройствами дисковой памяти повышенной надежности, резервированием блоков, а зачастую и возможностью замены неисправного блока без выключения сервера. Компьютеры, пользующиеся услугами сервера, обычно называют клиентами.
Небольшие локальные сети нередко строятся так, что каждый компьютер может предоставить свои ресурсы остальным. Такие сети называются одноранговыми.
Для передачи данных в локальных сетях используются специальные линии связи, чаще всего -- кабельные, а в последнее время и оптоволоконные. При связи на больших расстояниях прокладка таких линий имеет смысл, если необходимы высокая скорость передачи и повышенная надежность. В большинстве же случаев выгоднее воспользоваться уже существующими линиями общего назначения, например, телефонными. Однако при этом возникает одна техническая проблема: телефонные линии предназначены для передачи звукового -- непрерывно изменяющегося сигнала (такие сигналы называют аналоговыми). А компьютер передает сигнал, изменяющийся скачкообразно (дискретный). Поэтому возникает необходимость сначала преобразовать дискретный сигнал в аналоговый, а после передачи выполнить обратное преобразование. Эту задачу решает особое устройство -- модем (модулятор-демодулятор). Модем может быть внешним, подключающимся к одному из последовательных портов компьютера, и внутренним -- устанавливающимся внутрь системного блока.
Пожалуй, наиболее важной для пользователя характеристикой модема является скорость, с которой передается информация. Она измеряется в битах в секунду (бит/с)20. Первые модемы передавали данные со скоростью до 300 бит/с, скорость же современных достигает 33600 бит/с и даже больше.
За какое время можно будет передать страницу текста (примерно 2500 символов)? Каждый символ кодируется одним байтом, значит, страница -- 2500 байт = 2500 x 8 бит = 20000 бит. На скорости 300 бит/с для ее передачи потребовалось бы 20000 бит : 300 бит/с = 67 с -- более минуты. При скорости же 28800 бит/с время передачи будет меньше одной секунды21.
Передать больше информации за то же время можно не только увеличив скорость, но и сжав данные. Причем для этого совсем не обязательно использовать какие-либо программы-компрессоры. Большинство современных модемов умеют сжимать передаваемую информацию "на лету".
К сожалению, даже специализированные каналы связи, а тем более, телефонные линии далеко не идеальны. Существуют шумы и помехи, искажающие сигнал, могут происходить кратковременные пропадания сигнала и т. п. А ведь в большинстве случаев достаточно одного неверного бита, чтобы полученной информацией было невозможно воспользоваться. И тут на помощь приходит коррекция ошибок. Идея состоит вот в чем: все данные разбиваются на фрагменты определенной длины (например, по 128 бит) -- блоки, при передаче каждого блока вместе с ним передается контрольная сумма, вычисленная определенным способом на основе всех байт блока. Принимающий модем снова находит контрольную сумму и сравнивает это значение с полученным от передающего. Если числа совпали -- считается, что блок принят верно, в противном случае передача повторяется. Очевидно, что чем ниже качество линии связи, тем чаще возникает необходимость повторной передачи блоков, а в результате -- гораздо большие (зачастую, в несколько раз) затраты времени.
Для пользователя гораздо важнее не то, сколько бит посылает модем в линию, а количество действительно переданной информации. Учитывая это, во многих случаях предпочитают говорить о реальной скорости передачи, измеряя ее в символах в секунду (cps22).
В компьютерных сетях должны совместно работать различные компьютеры, различные модемы, различные программы. Чтобы все это могло правильно взаимодействовать, работа сетей подчиняется особым соглашениям -- протоколам, определяющим все: характеристики линий связи, представление данных, коррекцию ошибок, способы адресации сообщений, взаимодействие программ и многое другое.
При разработке модемов также учитывается ряд протоколов. Это, в первую очередь, рекомендации Международного союза электросвязи23. Каждая рекомендация, определяющая передачу данных по телефонным каналам, имеет свое обозначение. Оно состоит из латинской буквы "V"24 и номера. Например, рекомендация V.34 определяет передачу на скоростях до 28800 бит/с. Современные модемы работают и с большими скоростями (33600 бит/с и даже 56000 бит/с). А вот протоколы, определяющие коррекцию ошибок (V.42) и сжатие данных (V.42bis25), поддерживают практически все -- не слишком старые -- модемы. Да ведь без коррекции ошибок на наших российских линиях и не обойтись.
Заметим, что передача данных по телефонным линиям имеет много общего с работой телефакса, поэтому можно почти не усложняя конструкцию модема научить его работать и с факсами -- получится устройство, называемое факс-модем. Но и это не предел: некоторые модемы могут выполнять еще и функцию автоответчика.
Какие же возможности предоставляют человеку компьютерные сети? Рассмотрим их на примере глобальной сети Интернет (Internet).
Первой получила широкое распространение электронная почта (e-mail). Она позволяет легко, быстро и надежно пересылать любое сообщение. Причем совсем не важно, находится ли адресат на соседней улице или за 1000 километров, в другой стране, на другом континенте... К письму можно приложить любой файл: фотографию, звук и т. п. Ограничения связаны только с объемом передаваемых данных.
Как происходит работа с электронной почтой? На своем компьютере мы пишем письмо26 и сохраняем в особом каталоге. В этот же каталог попадают подготовленные к отправке письма всех, кто пользуется этим компьютером. Затем в дело вступает программа-мэйлер27. Она устанавливает с помощью модема связь с одним из почтовых серверов, автоматически обменивается с ним письмами и тут же разрывает связь. Пришедшая почта сортируется по личным почтовым ящикам пользователей. Теперь они могут прочесть полученные сообщения и написать ответы. Сервер же в это время занимается сортировкой писем, определяет куда какое должно быть отправлено и пересылает их на другие серверы, те в свою очередь определяют дальнейший путь этих писем и т. д. Все это происходит очень быстро, серверы соединены между собой выделенными линиями связи, и уже через несколько минут, в худшем случае -- часов, сообщение оказывается на сервере получателя.
Чтобы письмо дошло по назначению, нужно указать адрес28. В сети Интернет используют так называемую доменную адресацию. Рассмотрим пример:
ivanov@sch415.mccme.ru
Символ "@" (он называется "коммерческое эт"29) разделяет имя пользователя (в данном случае -- ivanov) и домен30. Домен, в свою очередь, состоит из нескольких частей, разделенных точками. Сразу за "@" идет имя компьютера, оно часто обозначает организацию, которой этот компьютер принадлежит. Далее идут элементы, которые могут указывать на город, сеть и т. п. Последняя часть адреса -- домен верхнего уровня -- обычно указывает страну31 (ru -- Russia).
Заметим, что существует несколько особых "имен пользователей". Чаще всего можно столкнуться с двумя: postmaster32 -- администратор почтового компьютера, управляющий его работой, и mailer-daemon33 -- программа, обрабатывающая почту, чаще всего от нее приходят сообщения о неправильной адресации письма.
Интернет позволяет не только обмениваться письмами, но и принимать участие в телеконференциях. Это особые области, в которые каждый человек может поместить сообщение для всех людей, "подписанных" на данную конференцию. Существует великое множество конференций, посвященных самым разным вопросам.
Электронная почта и телеконференции -- наиболее доступные услуги: они дешевы, предъявляют очень скромные требования к аппаратуре, но все богатство сети Интернет открывается только при полном (IP34) доступе. В этом случае в распоряжении пользователя и FTP35-серверы с библиотеками файлов (текстов, изображений, программ и т. д.), и Telnet-серверы, предоставляющие доступ, например, к базам данных. Самое же интересное в Сети -- Всемирная Паутина (WWW36). Она основана на так называемом гипертексте. Во время работы с ним мы видим на экране текст, возможно, с иллюстрациями, отдельные элементы которого выделены (цветом, подчеркиванием и т. п.). С каждым таким элементом связана гиперссылка: при щелчке мышью мы переходим в другое место этого документа или вообще в другой документ. Самое замечательное, что связанные документы могут находиться на разных серверах, разделенных зачастую расстоянием во многие километры. Легкость перемещения по самым удаленным уголкам киберпространства -- одна из главных причин популярности Всемирной Паутины.
Естественно, для работы с каждым из сервисов (услуг) необходима соответствующая программа. Например, для просмотра гипертекста (часть его может быть расположена на вашем компьютере, а часть -- на серверах Интернет) используются программы-браузеры37. Наиболее известные из них "Netscape Navigator38" и "Microsoft Internet Explorer".
Но телекоммуникации -- это не только Интернет. До недавнего времени широко распространенным способом электронного общения были BBS39 (читается "би-би-эс"). На такой станции каждый мог разместить небольшое объявление, которое затем видел любой человек, подключившийся к ней. Но программы очень быстро совершенствовались: была реализована электронная почта, конференции (естественно, местные), файловые библиотеки. Сейчас BBS становится все меньше. А вот всемирная любительская сеть Fido40 по-прежнему живет, в первую очередь, за счет очень развитой системы тематических телеконференций (как их называют в Fido, эхоконференций или просто -- "эх").
Примечания
Tele (греч.) -- далеко; Communicatio (лат.) -- связь
Localis (лат.) -- местный. Часто используют английское сокращение LAN (от Local Area Network)
Global (фр. от лат. Globus terrae -- земной шар) -- всеобщий, охватывающий весь земной шар. Английское обозначение глобальных сетей -- WAN (от Wide Area Network)
от англ. Service -- услуга, обслуживание
Часто используется обозначение bps (bit per second). Иногда ошибочно пишут, что 1 бит/с = 1 бод (baud). На самом деле, в бодах измеряется количество изменений сигнала в секунду. В современных модемах одно изменение сигнала передает несколько бит.
На самом деле это весьма приближенный расчет. Кроме полезных данных необходима передача управляющей информации, например, сигналов разделяющих байты (так называемых, стартовых и стоповых битов). Еще о некоторых факторах, влияющих на реальную скорость передачи рассказывается в следующих абзацах.
отангл. character per second. Причина появления именно такой единицы в том, что первые модемы использовались исключительно для передачи текстовой информации.
ITU (International Telecommunication Union). В состав современного Сектора стандартизации (ITU-T) вошел Международный консультативный комитет по телеграфии и телефонии (CCITT). До сих пор наряду с новым названием можно встретить и старое.
Буква определяет тематику рекомендации. Например, сетям, предназначенным специально для передачи данных, соответствует "X".
bis (фр.) -- повторный, дополнительный.
Программу для подготовки и чтения писем называют редактором писем.
От англ. mail -- почта. Существуют программы, объединяющие функции редактора писем и мэйлера.
Адрес электронной почты тоже называют "e-mail".
Почти официальным стало и шуточное название этого символа -- "собачка".
Domain (англ.) -- территория, область.
В США домен верхнего уровня указывает на тип организации. Например "edu" -- education (образовательная организация).
Postmaster (англ.) -- начальник почтового отделения.
Дословно -- почтовый демон. Демонами называют программы, действующие без участия человека.
Internet Protocol. При соединении по коммутируемой телефонной линии говорят о DialUpIP-соединении.
File Transfer Protocol -- протокол передачи файлов.
от англ. World Wide Web
Browser (англ.) -- программа просмотра.
Последняя версия, имеющая ряд дополнительных функций, получила название Communicator.
Bulletin Board System (англ.) -- электронная доска объявлений
Существует легенда, что сеть названа по кличке любимой собаки одного из создателей этой сети -- Тома Дженнигса. Кроме Fido существует множество любительских сетей основаных на той же технологии -- FTN (Fidonet Technology Network).
|
