Обновлено: 21.11.2024

Локальная сеть – это набор устройств, соединенных вместе в одном физическом месте, например в здании, офисе или доме. Локальная сеть может быть маленькой или большой, от домашней сети с одним пользователем до корпоративной сети с тысячами пользователей и устройств в офисе или школе.

Независимо от размера, единственной определяющей характеристикой локальной сети является то, что она соединяет устройства, находящиеся в одной ограниченной области. Напротив, глобальная сеть (WAN) или городская сеть (MAN) покрывает более крупные географические области. Некоторые сети WAN и MAN соединяют несколько локальных сетей вместе.

Связаться с Cisco

Что есть в локальной сети?

Локальная сеть состоит из кабелей, точек доступа, коммутаторов, маршрутизаторов и других компонентов, которые позволяют устройствам подключаться к внутренним серверам, веб-серверам и другим локальным сетям через глобальные сети.

Рост виртуализации также способствовал развитию виртуальных локальных сетей, которые позволяют сетевым администраторам логически группировать сетевые узлы и разделять свои сети без необходимости серьезных изменений инфраструктуры.

Например, в офисе с несколькими отделами, такими как бухгалтерия, ИТ-поддержка и администрация, компьютеры каждого отдела могут быть логически подключены к одному и тому же коммутатору, но сегментированы, чтобы вести себя так, как если бы они были отдельными.

Каковы преимущества локальной сети?

Преимущества локальной сети такие же, как и у любой группы устройств, объединенных в сеть. Устройства могут использовать одно подключение к Интернету, обмениваться файлами друг с другом, печатать на общих принтерах, а также получать доступ друг к другу и даже управлять ими.

Локальные сети были разработаны в 1960-х годах для использования в колледжах, университетах и ​​исследовательских центрах (таких как НАСА) в первую очередь для подключения компьютеров к другим компьютерам. Только после разработки технологии Ethernet (1973 г., Xerox PARC), ее коммерциализации (1980 г.) и стандартизации (1983 г.) локальные сети стали широко использоваться.

Несмотря на то, что преимущества подключения устройств к сети всегда хорошо понимались, только после широкого распространения технологии Wi-Fi локальные сети стали обычным явлением практически в любой среде. Сегодня локальные сети используют не только предприятия и школы, но и рестораны, кафе, магазины и дома.

Беспроводное подключение также значительно расширило количество типов устройств, которые можно подключить к локальной сети. Теперь почти все, что можно вообразить, можно «подключить» — от ПК, принтеров и телефонов до смарт-телевизоров, стереосистем, динамиков, освещения, термостатов, оконных штор, дверных замков, камер видеонаблюдения — и даже кофеварок, холодильников и игрушек. /p>

Сетевой протокол – это установленный набор правил, определяющих, как данные передаются между различными устройствами в одной сети. По сути, это позволяет подключенным устройствам взаимодействовать друг с другом, независимо от каких-либо различий в их внутренних процессах, структуре или дизайне. Благодаря сетевым протоколам вы можете легко общаться с людьми по всему миру, и поэтому они играют решающую роль в современных цифровых коммуникациях.

Подобно тому, как разговор на одном языке упрощает общение между двумя людьми, сетевые протоколы позволяют устройствам взаимодействовать друг с другом благодаря предопределенным правилам, встроенным в программное и аппаратное обеспечение устройств. Ни локальные сети (LAN), ни глобальные сети (WAN) не могли бы работать так, как сегодня, без использования сетевых протоколов.

Как работают сетевые протоколы

Сетевые протоколы берут крупномасштабные процессы и разбивают их на небольшие конкретные задачи или функции. Это происходит на каждом уровне сети, и каждая функция должна взаимодействовать на каждом уровне для выполнения более крупной задачи. Под набором протоколов понимается набор небольших сетевых протоколов, работающих вместе друг с другом.

Сетевые протоколы обычно создаются в соответствии с отраслевыми стандартами различными организациями, занимающимися сетевыми или информационными технологиями.

Следующие группы определили и опубликовали различные сетевые протоколы:

Несмотря на то, что модели сетевых протоколов обычно работают одинаково, каждый протокол уникален и работает особым образом, описанным организацией, которая его создала.

Кто использует сетевые протоколы?

Сетевые протоколы нужны не только сертифицированным сетевым специалистам или ИТ-специалистам. Миллиарды людей ежедневно используют сетевые протоколы, знают они об этом или нет.

Каждый раз, когда вы пользуетесь Интернетом, вы используете сетевые протоколы.Хотя вы можете не знать, как работают сетевые протоколы или как часто вы с ними сталкиваетесь, они необходимы для использования Интернета или цифровых коммуникаций в любом качестве.

Список сетевых протоколов

Существуют тысячи различных сетевых протоколов, но все они выполняют одно из трех основных действий:

Каждый тип необходим для быстрого и безопасного использования сетевых устройств, и они работают вместе, чтобы облегчить это использование.

Что такое сеть Ad Hoc?

Сети Ad Hoc устанавливают соединение между двумя устройствами без подключения к Интернету. Настроить его сложно, но полезно, если у вас нет Wi-Fi.

Что такое затухание?

Затухание – это ослабление сигнала из-за шума, расстояния или других внешних факторов, которые могут вызвать искажение или путаницу при передаче.

Что такое пассивная оптическая сеть?

Пассивные оптические сети (PON) обеспечивают высокую скорость широкополосного доступа и оптоволокно для конечных пользователей. ИТ-специалисты должны знать, что такое PON и как она может предоставлять сетевые решения.

Общение

Протоколы связи позволяют различным сетевым устройствам взаимодействовать друг с другом. Они используются как в аналоговой, так и в цифровой связи и могут использоваться для важных процессов, начиная от передачи файлов между устройствами и заканчивая доступом в Интернет.

К общим типам протоколов связи относятся следующие:

• Автоматизация. Эти протоколы используются для автоматизации различных процессов как в коммерческих, так и в личных целях, например в умных зданиях, облачных технологиях или беспилотных транспортных средствах.
• Обмен мгновенными сообщениями. Мгновенная текстовая связь на смартфонах и компьютерах осуществляется благодаря ряду различных сетевых протоколов обмена мгновенными сообщениями.
• Маршрутизация. Протоколы маршрутизации обеспечивают связь между маршрутизаторами и другими сетевыми устройствами. Существуют также протоколы маршрутизации специально для одноранговых сетей.
• Bluetooth. Популярные устройства Bluetooth, в том числе гарнитуры, смартфоны и компьютеры, работают благодаря множеству различных протоколов Bluetooth.
• Передача файлов. Если вы когда-либо перемещали файлы с одного устройства на другое через физический или цифровой носитель, вы использовали протоколы передачи файлов (FTP).
• Интернет-протокол. Интернет-протокол (IP) позволяет передавать данные между устройствами через Интернет. Интернет не мог бы работать так, как сейчас, без IP.

Управление сетью

Протоколы сетевого управления определяют и описывают различные процедуры, необходимые для эффективной работы компьютерной сети. Эти протоколы влияют на различные устройства в одной сети, включая компьютеры, маршрутизаторы и серверы, чтобы обеспечить оптимальную работу каждого из них и сети в целом.

Функции протоколов управления сетью включают следующее:

• Соединение. Эти протоколы устанавливают и поддерживают стабильное соединение между различными устройствами в одной сети.
• Агрегация каналов. Протоколы агрегации каналов позволяют объединять несколько сетевых подключений в один канал между двумя устройствами. Это повышает надежность соединения и помогает поддерживать его в случае сбоя одного из каналов.
• Устранение неполадок. Протоколы устранения неполадок позволяют сетевым администраторам выявлять ошибки, влияющие на работу сети, оценивать качество сетевого подключения и определять, как администраторы могут устранить любые проблемы.

Безопасность

Протоколы безопасности, также называемые криптографическими протоколами, обеспечивают защиту сети и передаваемых по ней данных от неавторизованных пользователей.

Общие функции сетевых протоколов безопасности включают следующее:

• Шифрование. Протоколы шифрования защищают данные и защищенные зоны, требуя от пользователей ввода секретного ключа или пароля для доступа к этой информации.
• Аутентификация объектов. Протоколы аутентификации объектов создают систему, которая требует, чтобы различные устройства или пользователи в сети подтверждали свою личность перед доступом к безопасным областям.
• Транспортировка. Протоколы безопасности при транспортировке защищают данные во время их передачи с одного сетевого устройства на другое.

Пример сетевого протокола

Знаете вы это или нет, но вы сталкивались с сетевыми протоколами при использовании электронных устройств, и некоторые из них легко идентифицировать.

Вот несколько примеров наиболее часто используемых сетевых протоколов:

Сетевые протоколы не просто определяют, как работают устройства и процессы. они определяют, как устройства и процессы работают вместе. Без этих предопределенных соглашений и правил в Интернете не было бы необходимой инфраструктуры, необходимой для его функционирования и использования. Сетевые протоколы — это основа современных коммуникаций, без которых не может обойтись цифровой мир.

CompTIA Network+ охватывает темы, связанные с компьютерными сетями, включая сетевые протоколы. Загрузите цели экзаменачтобы увидеть все темы, охватываемые этим ИТ сертификация.

Из этого введения в работу с сетями вы узнаете, как работают компьютерные сети, какая архитектура используется для проектирования сетей и как обеспечить их безопасность.

Что такое компьютерная сеть?

Компьютерная сеть состоит из двух или более компьютеров, соединенных между собой кабелями (проводными) или WiFi (беспроводными) с целью передачи, обмена или совместного использования данных и ресурсов. Вы строите компьютерную сеть, используя оборудование (например, маршрутизаторы, коммутаторы, точки доступа и кабели) и программное обеспечение (например, операционные системы или бизнес-приложения).

Географическое расположение часто определяет компьютерную сеть. Например, LAN (локальная сеть) соединяет компьютеры в определенном физическом пространстве, например, в офисном здании, тогда как WAN (глобальная сеть) может соединять компьютеры на разных континентах. Интернет — крупнейший пример глобальной сети, соединяющей миллиарды компьютеров по всему миру.

Вы можете дополнительно определить компьютерную сеть по протоколам, которые она использует для связи, физическому расположению ее компонентов, способу управления трафиком и ее назначению.

Компьютерные сети позволяют общаться в любых деловых, развлекательных и исследовательских целях. Интернет, онлайн-поиск, электронная почта, обмен аудио и видео, онлайн-торговля, прямые трансляции и социальные сети — все это существует благодаря компьютерным сетям.

Типы компьютерных сетей

По мере развития сетевых потребностей менялись и типы компьютерных сетей, отвечающие этим потребностям. Вот наиболее распространенные и широко используемые типы компьютерных сетей:

Локальная сеть (локальная сеть). Локальная сеть соединяет компьютеры на относительно небольшом расстоянии, позволяя им обмениваться данными, файлами и ресурсами. Например, локальная сеть может соединять все компьютеры в офисном здании, школе или больнице. Как правило, локальные сети находятся в частной собственности и под управлением.

WLAN (беспроводная локальная сеть). WLAN похожа на локальную сеть, но соединения между устройствами в сети осуществляются по беспроводной сети.

WAN (глобальная сеть). Как видно из названия, глобальная сеть соединяет компьютеры на большой территории, например, из региона в регион или даже из одного континента в другой. Интернет — это крупнейшая глобальная сеть, соединяющая миллиарды компьютеров по всему миру. Обычно для управления глобальной сетью используются модели коллективного или распределенного владения.

MAN (городская сеть): MAN обычно больше, чем LAN, но меньше, чем WAN. Города и государственные учреждения обычно владеют и управляют MAN.

PAN (персональная сеть): PAN обслуживает одного человека. Например, если у вас есть iPhone и Mac, вполне вероятно, что вы настроили сеть PAN, которая позволяет обмениваться и синхронизировать контент — текстовые сообщения, электронные письма, фотографии и многое другое — на обоих устройствах.

SAN (сеть хранения данных). SAN – это специализированная сеть, предоставляющая доступ к хранилищу на уровне блоков — общей сети или облачному хранилищу, которое для пользователя выглядит и работает как накопитель, физически подключенный к компьютеру. (Дополнительную информацию о том, как SAN работает с блочным хранилищем, см. в разделе «Блочное хранилище: полное руководство».)

CAN (сеть кампуса). CAN также известен как корпоративная сеть. CAN больше, чем LAN, но меньше, чем WAN. CAN обслуживают такие объекты, как колледжи, университеты и бизнес-кампусы.

VPN (виртуальная частная сеть). VPN – это безопасное двухточечное соединение между двумя конечными точками сети (см. раздел "Узлы" ниже). VPN устанавливает зашифрованный канал, который сохраняет личность пользователя и учетные данные для доступа, а также любые передаваемые данные, недоступные для хакеров.

Важные термины и понятия

Ниже приведены некоторые общие термины, которые следует знать при обсуждении компьютерных сетей:

IP-адрес: IP-адрес — это уникальный номер, присваиваемый каждому устройству, подключенному к сети, которая использует для связи Интернет-протокол. Каждый IP-адрес идентифицирует хост-сеть устройства и местоположение устройства в хост-сети. Когда одно устройство отправляет данные другому, данные включают «заголовок», который включает IP-адрес отправляющего устройства и IP-адрес устройства-получателя.

Узлы. Узел — это точка подключения внутри сети, которая может получать, отправлять, создавать или хранить данные. Каждый узел требует, чтобы вы предоставили некоторую форму идентификации для получения доступа, например IP-адрес. Несколько примеров узлов включают компьютеры, принтеры, модемы, мосты и коммутаторы. Узел — это, по сути, любое сетевое устройство, которое может распознавать, обрабатывать и передавать информацию любому другому сетевому узлу.

Маршрутизаторы. Маршрутизатор — это физическое или виртуальное устройство, которое отправляет информацию, содержащуюся в пакетах данных, между сетями. Маршрутизаторы анализируют данные в пакетах, чтобы определить наилучший способ доставки информации к конечному получателю. Маршрутизаторы пересылают пакеты данных до тех пор, пока они не достигнут узла назначения.

Коммутаторы. Коммутатор — это устройство, которое соединяет другие устройства и управляет обменом данными между узлами в сети, обеспечивая доставку пакетов данных к конечному пункту назначения. В то время как маршрутизатор отправляет информацию между сетями, коммутатор отправляет информацию между узлами в одной сети. При обсуждении компьютерных сетей «коммутация» относится к тому, как данные передаются между устройствами в сети. Три основных типа переключения следующие:

Коммутация каналов, которая устанавливает выделенный канал связи между узлами в сети. Этот выделенный путь гарантирует, что во время передачи будет доступна вся полоса пропускания, что означает, что никакой другой трафик не может проходить по этому пути.

Коммутация пакетов предполагает разбиение данных на независимые компоненты, называемые пакетами, которые из-за своего небольшого размера предъявляют меньшие требования к сети. Пакеты перемещаются по сети к конечному пункту назначения.

Переключение сообщений отправляет сообщение полностью с исходного узла, перемещаясь от коммутатора к коммутатору, пока не достигнет узла назначения.

Порты: порт определяет конкретное соединение между сетевыми устройствами. Каждый порт идентифицируется номером. Если вы считаете IP-адрес сопоставимым с адресом отеля, то порты — это номера люксов или комнат в этом отеле. Компьютеры используют номера портов, чтобы определить, какое приложение, служба или процесс должны получать определенные сообщения.

Типы сетевых кабелей. Наиболее распространенными типами сетевых кабелей являются витая пара Ethernet, коаксиальный и оптоволоконный кабель. Выбор типа кабеля зависит от размера сети, расположения сетевых элементов и физического расстояния между устройствами.

Примеры компьютерных сетей

Проводное или беспроводное соединение двух или более компьютеров с целью обмена данными и ресурсами образует компьютерную сеть. Сегодня почти каждое цифровое устройство принадлежит к компьютерной сети.

В офисе вы и ваши коллеги можете совместно использовать принтер или систему группового обмена сообщениями. Вычислительная сеть, которая позволяет это, вероятно, представляет собой локальную сеть или локальную сеть, которая позволяет вашему отделу совместно использовать ресурсы.

Городские власти могут управлять общегородской сетью камер наблюдения, которые отслеживают транспортный поток и происшествия. Эта сеть будет частью MAN или городской сети, которая позволит городским службам экстренной помощи реагировать на дорожно-транспортные происшествия, советовать водителям альтернативные маршруты движения и даже отправлять дорожные билеты водителям, проезжающим на красный свет.

The Weather Company работала над созданием одноранговой ячеистой сети, которая позволяет мобильным устройствам напрямую взаимодействовать с другими мобильными устройствами, не требуя подключения к Wi-Fi или сотовой связи. Проект Mesh Network Alerts позволяет доставлять жизненно важную информацию о погоде миллиардам людей даже без подключения к Интернету.

Компьютерные сети и Интернет

Поставщики интернет-услуг (ISP) и поставщики сетевых услуг (NSP) предоставляют инфраструктуру, позволяющую передавать пакеты данных или информации через Интернет. Каждый бит информации, отправленной через Интернет, не поступает на каждое устройство, подключенное к Интернету. Это комбинация протоколов и инфраструктуры, которая точно указывает, куда направить информацию.

Как они работают?

Компьютерные сети соединяют такие узлы, как компьютеры, маршрутизаторы и коммутаторы, с помощью кабелей, оптоволокна или беспроводных сигналов. Эти соединения позволяют устройствам в сети взаимодействовать и обмениваться информацией и ресурсами.

Сети следуют протоколам, которые определяют способ отправки и получения сообщений. Эти протоколы позволяют устройствам обмениваться данными. Каждое устройство в сети использует интернет-протокол или IP-адрес, строку цифр, которая однозначно идентифицирует устройство и позволяет другим устройствам распознавать его.

Маршрутизаторы – это виртуальные или физические устройства, облегчающие обмен данными между различными сетями. Маршрутизаторы анализируют информацию, чтобы определить наилучший способ доставки данных к конечному пункту назначения.Коммутаторы соединяют устройства и управляют связью между узлами внутри сети, гарантируя, что пакеты информации, перемещающиеся по сети, достигают конечного пункта назначения.

Архитектура

Архитектура компьютерной сети определяет физическую и логическую структуру компьютерной сети. В нем описывается, как компьютеры организованы в сети и какие задачи возлагаются на эти компьютеры. Компоненты сетевой архитектуры включают аппаратное и программное обеспечение, средства передачи (проводные или беспроводные), топологию сети и протоколы связи.

Основные типы сетевой архитектуры

В сети клиент/сервер центральный сервер или группа серверов управляет ресурсами и предоставляет услуги клиентским устройствам в сети. Клиенты в сети общаются с другими клиентами через сервер. В отличие от модели P2P, клиенты в архитектуре клиент/сервер не делятся своими ресурсами. Этот тип архитектуры иногда называют многоуровневой моделью, поскольку он разработан с несколькими уровнями или ярусами.

Топология сети

Топология сети — это то, как устроены узлы и каналы в сети. Сетевой узел — это устройство, которое может отправлять, получать, хранить или пересылать данные. Сетевой канал соединяет узлы и может быть как кабельным, так и беспроводным.

Понимание типов топологии обеспечивает основу для построения успешной сети. Существует несколько топологий, но наиболее распространенными являются шина, кольцо, звезда и сетка:

При топологии шинной сети каждый сетевой узел напрямую подключен к основному кабелю.

В кольцевой топологии узлы соединены в петлю, поэтому каждое устройство имеет ровно двух соседей. Соседние пары соединяются напрямую; несмежные пары связаны косвенно через несколько узлов.

В топологии звездообразной сети все узлы подключены к одному центральному концентратору, и каждый узел косвенно подключен через этот концентратор.

сетчатая топология определяется перекрывающимися соединениями между узлами. Вы можете создать полносвязную топологию, в которой каждый узел в сети соединен со всеми остальными узлами. Вы также можете создать топологию частичной сетки, в которой только некоторые узлы соединены друг с другом, а некоторые связаны с узлами, с которыми они обмениваются наибольшим количеством данных. Полноячеистая топология может быть дорогостоящей и трудоемкой для выполнения, поэтому ее часто используют для сетей, требующих высокой избыточности. Частичная сетка обеспечивает меньшую избыточность, но является более экономичной и простой в реализации.

Безопасность

Безопасность компьютерной сети защищает целостность информации, содержащейся в сети, и контролирует доступ к этой информации. Политики сетевой безопасности уравновешивают необходимость предоставления услуг пользователям с необходимостью контроля доступа к информации.

Существует множество точек входа в сеть. Эти точки входа включают аппаратное и программное обеспечение, из которых состоит сама сеть, а также устройства, используемые для доступа к сети, такие как компьютеры, смартфоны и планшеты. Из-за этих точек входа сетевая безопасность требует использования нескольких методов защиты. Средства защиты могут включать брандмауэры — устройства, которые отслеживают сетевой трафик и предотвращают доступ к частям сети на основе правил безопасности.

Процессы аутентификации пользователей с помощью идентификаторов пользователей и паролей обеспечивают еще один уровень безопасности. Безопасность включает в себя изоляцию сетевых данных, чтобы доступ к служебной или личной информации был сложнее, чем к менее важной информации. Другие меры сетевой безопасности включают обеспечение регулярного обновления и исправления аппаратного и программного обеспечения, информирование пользователей сети об их роли в процессах безопасности и информирование о внешних угрозах, осуществляемых хакерами и другими злоумышленниками. Сетевые угрозы постоянно развиваются, что делает сетевую безопасность бесконечным процессом.

Использование общедоступного облака также требует обновления процедур безопасности для обеспечения постоянной безопасности и доступа. Для безопасного облака требуется безопасная базовая сеть.

Ознакомьтесь с пятью основными соображениями (PDF, 298 КБ) по обеспечению безопасности общедоступного облака.

Ячеистые сети

Как отмечалось выше, ячеистая сеть — это тип топологии, в котором узлы компьютерной сети подключаются к как можно большему количеству других узлов. В этой топологии узлы взаимодействуют друг с другом, чтобы эффективно направлять данные к месту назначения. Эта топология обеспечивает большую отказоустойчивость, поскольку в случае отказа одного узла существует множество других узлов, которые могут передавать данные. Ячеистые сети самонастраиваются и самоорганизуются в поисках самого быстрого и надежного пути для отправки информации.

Тип ячеистых сетей

Существует два типа ячеистых сетей — полная и частичная:

• В полной ячеистой топологии каждый сетевой узел соединяется со всеми остальными сетевыми узлами, обеспечивая высочайший уровень отказоустойчивости. Однако его выполнение обходится дороже.В топологии с частичной сеткой подключаются только некоторые узлы, обычно те, которые чаще всего обмениваются данными.
• беспроводная ячеистая сеть может состоять из десятков и сотен узлов. Этот тип сети подключается к пользователям через точки доступа, разбросанные по большой территории.

Балансировщики нагрузки и сети

Балансировщики нагрузки эффективно распределяют задачи, рабочие нагрузки и сетевой трафик между доступными серверами. Думайте о балансировщиках нагрузки как об управлении воздушным движением в аэропорту. Балансировщик нагрузки отслеживает весь трафик, поступающий в сеть, и направляет его на маршрутизатор или сервер, которые лучше всего подходят для управления им. Цели балансировки нагрузки – избежать перегрузки ресурсов, оптимизировать доступные ресурсы, сократить время отклика и максимально увеличить пропускную способность.

Полный обзор балансировщиков нагрузки см. в разделе Балансировка нагрузки: полное руководство.

Сети доставки контента

Сеть доставки контента (CDN) – это сеть с распределенными серверами, которая доставляет пользователям временно сохраненные или кэшированные копии контента веб-сайта в зависимости от их географического положения. CDN хранит этот контент в распределенных местах и ​​предоставляет его пользователям, чтобы сократить расстояние между посетителями вашего сайта и сервером вашего сайта. Кэширование контента ближе к вашим конечным пользователям позволяет вам быстрее обслуживать контент и помогает веб-сайтам лучше охватить глобальную аудиторию. Сети CDN защищают от всплесков трафика, сокращают задержки, снижают потребление полосы пропускания, ускоряют время загрузки и уменьшают влияние взломов и атак, создавая слой между конечным пользователем и инфраструктурой вашего веб-сайта.

Прямые трансляции мультимедиа, мультимедиа по запросу, игровые компании, создатели приложений, сайты электронной коммерции — по мере роста цифрового потребления все больше владельцев контента обращаются к CDN, чтобы лучше обслуживать потребителей контента.

Компьютерные сетевые решения и IBM

Компьютерные сетевые решения помогают предприятиям увеличить трафик, сделать пользователей счастливыми, защитить сеть и упростить предоставление услуг. Лучшее решение для компьютерной сети, как правило, представляет собой уникальную конфигурацию, основанную на вашем конкретном типе бизнеса и потребностях.

Сети доставки контента (CDN), балансировщики нагрузки и сетевая безопасность — все это упомянуто выше — это примеры технологий, которые могут помочь компаниям создавать оптимальные компьютерные сетевые решения. IBM предлагает дополнительные сетевые решения, в том числе:

— это устройства, которые дают вам улучшенный контроль над сетевым трафиком, позволяют повысить производительность вашей сети и повысить ее безопасность. Управляйте своими физическими и виртуальными сетями для маршрутизации нескольких VLAN, для брандмауэров, VPN, формирования трафика и многого другого. обеспечивает безопасность и ускоряет передачу данных между частной инфраструктурой, мультиоблачными средами и IBM Cloud. — это возможности безопасности и производительности, предназначенные для защиты общедоступного веб-контента и приложений до того, как они попадут в облако. Получите защиту от DDoS, глобальную балансировку нагрузки и набор функций безопасности, надежности и производительности, предназначенных для защиты общедоступного веб-контента и приложений до того, как они попадут в облако.

Сетевые сервисы в IBM Cloud предоставляют вам сетевые решения для повышения трафика, обеспечения удовлетворенности ваших пользователей и легкого предоставления ресурсов по мере необходимости.

Развить сетевые навыки и получить профессиональную сертификацию IBM, пройдя курсы в рамках программы Cloud Site Reliability Engineers (SRE) Professional.

Как работает Интернет?

С чего начать? Интернет-адреса

Поскольку Интернет представляет собой глобальную сеть компьютеров, каждый компьютер, подключенный к Интернету, должен иметь уникальный адрес. Интернет-адреса имеют вид nnn.nnn.nnn.nnn, где nnn должно быть числом от 0 до 255. Этот адрес известен как IP-адрес. (IP означает Интернет-протокол; подробнее об этом позже.)

На рисунке ниже показаны два компьютера, подключенных к Интернету. ваш компьютер с IP-адресом 1.2.3.4 и другой компьютер с IP-адресом 5.6.7.8. Интернет представлен как абстрактный объект между ними. (По мере продвижения этой статьи Интернет-часть Диаграммы 1 будет объясняться и перерисовываться несколько раз по мере раскрытия деталей Интернета.)

Диаграмма 1

Если вы подключаетесь к Интернету через интернет-службу Провайдер (ISP), вам обычно назначается временный IP-адрес на время вашего сеанса телефонного подключения. Если вы подключаетесь к Интернету из локальной сети (LAN), ваш компьютер может иметь постоянный IP-адрес или может получить временный IP-адрес от сервера DHCP (протокол динамической конфигурации хоста). В любом случае, если вы подключены к Интернету, ваш компьютер имеет уникальный IP-адрес.

Стеки и пакеты протоколов

Уровень протокола	Комментарии
Приложение Уровень протоколов	Протоколы, специфичные для таких приложений, как WWW, электронная почта, FTP и т. д.
Уровень протокола управления передачей	TCP направляет пакеты определенному приложению на компьютере, используя номер порта.
Уровень протокола Интернета	IP направляет пакеты на определенный компьютер, используя IP-адрес .
Аппаратный уровень	Преобразует двоичные пакетные данные в сетевые сигналы и обратно. (Например, сетевая карта Ethernet, модем для телефонных линий и т. д. .)

Если бы мы пошли по пути, то сообщение "Привет, компьютер 5.6.7.8!" брал с нашего компа на комп с IP адресом 5.6.7.8, получилось бы примерно так:

<ПР>

Сообщение будет начинаться с вершины стека протоколов на вашем компьютере и продвигаться вниз.

Если отправляемое сообщение длинное, каждый уровень стека, через который проходит сообщение, может разбивать сообщение на более мелкие фрагменты данных. Это связано с тем, что данные, отправляемые через Интернет (и большинство компьютерных сетей), отправляются управляемыми фрагментами. В Интернете эти фрагменты данных называются пакетами .

Пакеты будут проходить через прикладной уровень и переходить на уровень TCP. Каждому пакету присваивается номер порта. Порты будут объяснены позже, но достаточно сказать, что многие программы могут использовать стек TCP/IP и отправлять сообщения. Нам нужно знать, какая программа на целевом компьютере должна получить сообщение, потому что она будет прослушивать определенный порт.

После прохождения уровня TCP пакеты переходят на уровень IP. Здесь каждый пакет получает адрес назначения 5.6.7.8.

Теперь, когда у наших пакетов сообщений есть номер порта и IP-адрес, они готовы к отправке через Интернет. Аппаратный уровень заботится о преобразовании наших пакетов, содержащих буквенный текст нашего сообщения, в электронные сигналы и их передаче по телефонной линии.

На другом конце телефонной линии ваш интернет-провайдер имеет прямое подключение к Интернету. Маршрутизатор провайдера проверяет адрес назначения в каждом пакете и определяет, куда его отправить. Часто следующей остановкой пакета является другой маршрутизатор. Подробнее о маршрутизаторах и интернет-инфраструктуре позже.

В конце концов пакеты достигают компьютера 5.6.7.8. Здесь пакеты начинаются с нижней части стека TCP/IP целевого компьютера и идут вверх.

По мере продвижения пакетов вверх по стеку все данные маршрутизации, добавленные стеком отправляющего компьютера (например, IP-адрес и номер порта), удаляются из пакетов.

Когда данные достигают вершины стека, пакеты снова собираются в исходную форму: "Привет, компьютер 5.6.7.8!"

Сетевая инфраструктура

Теперь вы знаете, как пакеты передаются с одного компьютера на другой через Интернет. Но что между ними? Из чего на самом деле состоит Интернет? Давайте посмотрим на другую диаграмму:

Диаграмма 3

Здесь мы видим диаграмму 1, перерисованную с большей детализацией. Физическое подключение через телефонную сеть к интернет-провайдеру было несложно догадаться, но помимо этого могло быть какое-то объяснение.

У поставщика услуг Интернета есть пул модемов для своих клиентов с коммутируемым доступом. Это управляется каким-либо компьютером (обычно выделенным), который управляет потоком данных от модемного пула к магистральному или выделенному маршрутизатору. Эту настройку можно назвать сервером портов, поскольку она «обслуживает» доступ к сети. Здесь также обычно собирается информация об оплате и использовании.

После того как ваши пакеты проходят через телефонную сеть и локальное оборудование вашего интернет-провайдера, они перенаправляются на магистральную сеть интернет-провайдера или на магистральную сеть, у которой интернет-провайдер покупает полосу пропускания. Отсюда пакеты обычно проходят через несколько маршрутизаторов и по нескольким магистралям, выделенным линиям и другим сетям, пока не найдут пункт назначения — компьютер с адресом 5.6.7.8. Но было бы неплохо, если бы мы знали точный маршрут, по которому наши пакеты проходят через Интернет? Как оказалось, способ есть.

Интернет-инфраструктура

Магистральная сеть Интернета состоит из множества крупных сетей, которые соединяются друг с другом. Эти крупные сети известны как поставщики сетевых услуг или NSP. Одними из крупных NSP являются UUNet, CerfNet, IBM, BBN Planet, SprintNet, PSINet и другие. Эти сети взаимодействуют друг с другом для обмена пакетным трафиком. Каждый NSP должен подключаться к трем точкам доступа к сети или NAP. В точках NAP пакетный трафик может переходить из одной магистрали NSP в магистральную сеть другого NSP. NSP также соединяются на городских биржах или MAE. MAE служат той же цели, что и NAP, но находятся в частной собственности. NAP были первоначальными точками подключения к Интернету.И NAP, и MAE называются точками обмена интернет-трафиком или IX. NSP также продают полосу пропускания более мелким сетям, таким как интернет-провайдеры и более мелкие поставщики полосы пропускания. На рисунке ниже показана эта иерархическая инфраструктура.

Диаграмма 4

Это не точное представление реального фрагмента Интернета. Диаграмма 4 предназначена только для демонстрации того, как поставщики сетевых услуг могут взаимодействовать друг с другом и более мелкими интернет-провайдерами. Ни один из компонентов физической сети не показан на диаграмме 4 так, как на диаграмме 3. Это связано с тем, что магистральная инфраструктура отдельного NSP сама по себе представляет собой сложный чертеж. Большинство поставщиков сетевых услуг публикуют карты своей сетевой инфраструктуры на своих веб-сайтах, и их легко найти. Нарисовать реальную карту Интернета было бы почти невозможно из-за его размера, сложности и постоянно меняющейся структуры.

Иерархия интернет-маршрутизации

Как же пакеты попадают в Интернет? Каждый ли компьютер, подключенный к Интернету, знает, где находятся другие компьютеры? Пакеты просто «рассылаются» на каждый компьютер в Интернете? Ответ на оба предыдущих вопроса — «нет». Ни один компьютер не знает, где находятся другие компьютеры, и пакеты не отправляются каждому компьютеру. Информация, используемая для доставки пакетов к месту назначения, содержится в таблицах маршрутизации, хранящихся на каждом маршрутизаторе, подключенном к Интернету.

Маршрутизаторы — это коммутаторы пакетов. Маршрутизатор обычно подключается между сетями для маршрутизации пакетов между ними. Каждый маршрутизатор знает о своих подсетях и используемых ими IP-адресах. Маршрутизатор обычно не знает, какие IP-адреса находятся «над ним». Изучите диаграмму 5 ниже. Черные ящики, соединяющие магистрали, — это маршрутизаторы. Более крупные магистрали NSP наверху подключаются к NAP. Под ними несколько подсетей, а под ними еще подсетей. Внизу две локальные сети с подключенными компьютерами.

Диаграмма 5

Когда пакет поступает на маршрутизатор, маршрутизатор проверяет IP-адрес, помещенный туда уровнем протокола IP на исходном компьютере. Маршрутизатор проверяет свою таблицу маршрутизации. Если сеть, содержащая IP-адрес, найдена, пакет отправляется в эту сеть. Если сеть, содержащая IP-адрес, не найдена, маршрутизатор отправляет пакет по маршруту по умолчанию, обычно вверх по магистральной иерархии к следующему маршрутизатору. Будем надеяться, что следующий маршрутизатор будет знать, куда отправить пакет. Если это не так, пакет снова направляется вверх, пока не достигнет магистрали NSP. Маршрутизаторы, подключенные к магистралям NSP, содержат самые большие таблицы маршрутизации, и здесь пакет будет перенаправлен на правильную магистраль, откуда он начнет свое путешествие «вниз» через все более и более мелкие сети, пока не найдет пункт назначения.

Доменные имена и разрешение адресов

Многие компьютеры, подключенные к Интернету, содержат часть базы данных DNS и программное обеспечение, позволяющее другим пользователям получать к ней доступ. Эти компьютеры называются DNS-серверами. Ни один DNS-сервер не содержит всю базу данных; они содержат только его подмножество. Если DNS-сервер не содержит доменного имени, запрошенного другим компьютером, DNS-сервер перенаправляет запрашивающий компьютер на другой DNS-сервер.

Диаграмма 6

Служба доменных имен имеет иерархическую структуру, аналогичную к иерархии IP-маршрутизации. Компьютер, запрашивающий разрешение имени, будет перенаправлен «вверх» по иерархии до тех пор, пока не будет найден DNS-сервер, способный разрешить доменное имя в запросе. На рис. 6 показана часть иерархии. В верхней части дерева находятся корни доменов. Некоторые из старых, более распространенных доменов видны вверху. Что не показано, так это множество DNS-серверов по всему миру, которые формируют остальную часть иерархии.

При настройке подключения к Интернету (например, для локальной сети или удаленного доступа к сети в Windows) в процессе установки обычно указываются один первичный и один или несколько вторичных DNS-серверов. Таким образом, любые интернет-приложения, которым требуется разрешение доменных имен, смогут работать правильно. Например, когда вы вводите веб-адрес в свой веб-браузер, браузер сначала подключается к вашему основному DNS-серверу. После получения IP-адреса для введенного вами доменного имени браузер подключается к целевому компьютеру и запрашивает нужную веб-страницу.

Проверить — отключить DNS в Windows Если вы используете Windows 95/NT и имеете доступ к Интернету, вы можете просмотреть свой DNS сервер(ы) и даже отключить их.

Если вы используете удаленный доступ к сети:
Откройте окно удаленного доступа к сети (которое можно найти в проводнике Windows под дисководом компакт-дисков и над сетевым окружением). Щелкните правой кнопкой мыши свое подключение к Интернету и выберите «Свойства». Внизу окна свойств подключения нажмите Настройки TCP/IP.кнопка.

Если у вас есть постоянное подключение к Интернету:
щелкните правой кнопкой мыши Сетевое окружение и выберите Свойства. Щелкните Свойства TCP/IP. Выберите вкладку Конфигурация DNS вверху.

Теперь вы должны посмотреть на IP-адреса ваших DNS-серверов. Здесь вы можете отключить DNS или установить для своих DNS-серверов значение 0.0.0.0. (Сначала запишите IP-адреса ваших DNS-серверов. Возможно, вам также придется перезагрузить Windows.) Теперь введите адрес в веб-браузере. Браузер не сможет разрешить доменное имя, и вы, вероятно, получите неприятное диалоговое окно, объясняющее, что DNS-сервер не найден. Однако, если вы введете соответствующий IP-адрес вместо имени домена, браузер сможет получить нужную веб-страницу. (Используйте ping для получения IP-адреса перед отключением DNS.) Другие операционные системы Microsoft аналогичны.

Пересмотр интернет-протоколов

Как упоминалось ранее в разделе о стеках протоколов, можно предположить, что в Интернете используется множество протоколов. Это верно; существует множество протоколов связи, необходимых для работы Интернета. К ним относятся протоколы TCP и IP, протоколы маршрутизации, протоколы управления доступом к среде, протоколы прикладного уровня и т. д. В следующих разделах описываются некоторые из наиболее важных и часто используемых протоколов в Интернете. Сначала обсуждаются протоколы более высокого уровня, а затем протоколы более низкого уровня.

Когда вы вводите URL-адрес в веб-браузере, происходит следующее:

Протоколы приложений: SMTP и электронная почта

Когда вы открываете почтовый клиент для чтения электронной почты, обычно происходит следующее:

<ПР>

Почтовый клиент (Netscape Mail, Lotus Notes, Microsoft Outlook и т. д.) открывает соединение со своим почтовым сервером по умолчанию. IP-адрес или доменное имя почтового сервера обычно настраиваются при установке почтового клиента.

Почтовый сервер всегда будет передавать первое сообщение, чтобы идентифицировать себя.

Клиент отправит команду SMTP HELO, на которую сервер ответит сообщением 250 OK.

В зависимости от того, проверяет ли клиент почту, отправляет почту и т. д., соответствующие SMTP-команды будут отправлены на сервер, который ответит соответствующим образом.

Эта транзакция запроса/ответа будет продолжаться до тех пор, пока клиент не отправит SMTP-команду QUIT. Затем сервер попрощается, и соединение будет закрыто.

Протокол управления передачей

Под прикладным уровнем в стеке протоколов находится уровень TCP. Когда приложения открывают соединение с другим компьютером в Интернете, отправляемые ими сообщения (используя определенный протокол прикладного уровня) передаются по стеку на уровень TCP. TCP отвечает за маршрутизацию протоколов приложений к правильному приложению на целевом компьютере. Для этого используются номера портов. Порты можно рассматривать как отдельные каналы на каждом компьютере. Например, вы можете просматривать веб-страницы, читая электронную почту. Это связано с тем, что эти два приложения (веб-браузер и почтовый клиент) использовали разные номера портов. Когда пакет поступает на компьютер и продвигается вверх по стеку протоколов, уровень TCP решает, какое приложение получит пакет, основываясь на номере порта.

TCP работает следующим образом:

<УЛ>

Когда уровень TCP получает данные протокола прикладного уровня сверху, он сегментирует их на управляемые «фрагменты», а затем добавляет к каждому «фрагменту» заголовок TCP с определенной информацией TCP. Информация, содержащаяся в заголовке TCP, включает номер порта приложения, которому необходимо отправить данные.

Когда уровень TCP получает пакет от нижележащего уровня IP, уровень TCP удаляет данные заголовка TCP из пакета, при необходимости выполняет некоторую реконструкцию данных, а затем отправляет данные нужному приложению, используя номер порта. из заголовка TCP.

TCP не является текстовым протоколом. TCP — это ориентированная на соединение, надежная служба потока байтов. Ориентированность на соединение означает, что два приложения, использующие TCP, должны сначала установить соединение перед обменом данными. TCP надежен, потому что для каждого полученного пакета отправителю отправляется подтверждение доставки. TCP также включает в свой заголовок контрольную сумму для проверки полученных данных на наличие ошибок. Заголовок TCP выглядит следующим образом:

Диаграмма 7

Обратите внимание, что здесь нет места для IP-адреса в заголовке TCP. Это потому, что TCP ничего не знает об IP-адресах. Задача TCP заключается в надежной передаче данных уровня приложения от приложения к приложению. Задача передачи данных от компьютера к компьютеру — это работа IP.

Проверьте это — общеизвестные номера портов Интернета Ниже перечислены номера портов для некоторых наиболее часто используемых интернет-сервисов.

Интернет-протокол

В отличие от TCP, IP является ненадежным протоколом без установления соединения. IP не важно, дойдет ли пакет до адресата или нет. IP также не знает о соединениях и номерах портов. Работа IP также заключается в отправке и маршрутизации пакетов на другие компьютеры. IP-пакеты являются независимыми объектами и могут поступать не по порядку или вообще не поступать. Задача TCP состоит в том, чтобы убедиться, что пакеты прибывают и находятся в правильном порядке. Единственное, что у IP общего с TCP, — это то, как он получает данные и добавляет свою собственную информацию заголовка IP к данным TCP. Заголовок IP выглядит следующим образом:

Диаграмма 8

Выше мы видим IP-адреса отправителя и принимающие компьютеры в заголовке IP. Ниже показано, как выглядит пакет после прохождения через прикладной уровень, уровень TCP и уровень IP. Данные прикладного уровня сегментируются на уровне TCP, добавляется заголовок TCP, пакет передается на уровень IP, добавляется заголовок IP, а затем пакет передается через Интернет.

Подведение итогов

Теперь вы знаете, как работает Интернет. Но как долго он будет оставаться таким? Версия IP, используемая в настоящее время в Интернете (версия 4), позволяет использовать только 232 адреса. В конце концов свободных IP-адресов не останется. Удивлен? Не волнуйтесь. IP версии 6 в настоящее время тестируется на исследовательской базе консорциумом исследовательских институтов и корпораций. И после этого? Кто знает. Интернет прошел долгий путь с момента его создания в качестве исследовательского проекта министерства обороны. Никто на самом деле не знает, чем станет Интернет. Однако одно можно сказать наверняка. Интернет объединит мир, как никакой другой механизм. Информационная эра в самом разгаре, и я рад быть ее частью.

Рус Шулер, 1998 г.
Обновления 2002 г.

Ресурсы

Ниже приведены некоторые интересные ссылки, связанные с некоторыми обсуждаемыми темами. (Надеюсь, они все еще работают. Все открываются в новом окне.)

Библиография

Следующие книги являются отличным источником информации и очень помогли в написании этой статьи. Я считаю, что книга Стивенса является лучшим справочником по TCP/IP и может считаться библией Интернета. Книга Шелдона охватывает гораздо более широкий круг вопросов и содержит огромное количество информации о сетях.

Область сетей и коммуникаций включает в себя анализ, проектирование, реализацию и использование локальных, глобальных и мобильных сетей, которые связывают компьютеры друг с другом. Сам по себе Интернет представляет собой сеть, которая позволяет обмениваться данными почти со всеми компьютерами в мире.

Компьютерная сеть связывает компьютеры вместе с помощью комбинации инфракрасных световых сигналов, радиоволн, телефонных линий, телевизионных кабелей и спутниковых каналов. Перед учеными-компьютерщиками стоит задача разработать протоколы (стандартизированные правила формата и обмена сообщениями), которые позволяют процессам, работающим на хост-компьютерах, интерпретировать получаемые ими сигналы и участвовать в осмысленных «беседах» для выполнения задач от имени пользователи. Сетевые протоколы также включают управление потоком, которое не позволяет отправителю данных завалить получателя сообщениями, на обработку которых нет времени или места для хранения, и контроль ошибок, который включает обнаружение ошибок передачи и автоматическую повторную отправку сообщений для исправления таких ошибок. (Некоторые технические подробности обнаружения и исправления ошибок см. в см. теории информации.)

Стандартизация протоколов — это международная работа. Поскольку в противном случае разные виды машин и операционных систем не могли бы взаимодействовать друг с другом, ключевой задачей было сделать системные компоненты (компьютеры) «открытыми». Эта терминология исходит из стандартов связи взаимодействия открытых систем (OSI), установленных Международной организацией по стандартизации. Эталонная модель OSI определяет стандарты сетевых протоколов на семи уровнях. Каждый уровень определяется функциями, на которые он опирается из нижележащего уровня, и услугами, которые он предоставляет вышестоящему уровню.

Модель взаимодействия открытых систем (OSI) для сетевого взаимодействия. Модель OSI, созданная в 1983 году Международной организацией по стандартизации, делит сетевые протоколы (стандартизированные процедуры обмена информацией) на семь функциональных «уровней». Эта коммуникационная архитектура позволяет конечным пользователям, использующим разные операционные системы или работающим в разных сетях, быстро и правильно обмениваться данными.

В основе протокола лежит физический уровень, содержащий правила передачи битов по физическому каналу.Канальный уровень обрабатывает «пакеты» данных стандартного размера и повышает надежность за счет обнаружения ошибок и битов управления потоком. Сетевой и транспортный уровни разбивают сообщения на пакеты стандартного размера и направляют их адресатам. Сеансовый уровень поддерживает взаимодействие между приложениями на двух взаимодействующих компьютерах. Например, он предоставляет механизм для вставки контрольных точек (сохранение текущего состояния задачи) в длинную передачу файла, чтобы в случае сбоя повторно передавать только данные после последней контрольной точки. Уровень представления связан с функциями, которые кодируют данные, так что разнородные системы могут участвовать в осмысленном обмене данными. На самом высоком уровне находятся протоколы, поддерживающие определенные приложения. Примером такого приложения является протокол передачи файлов (FTP), который управляет передачей файлов с одного хоста на другой.

Развитие сетей и коммуникационных протоколов также привело к появлению распределенных систем, в которых компьютеры, объединенные в сеть, совместно используют данные и задачи обработки. Например, система распределенной базы данных имеет базу данных, распределенную (или реплицированную) между различными сетевыми сайтами. Данные реплицируются на «зеркальных сайтах», и репликация может повысить доступность и надежность. Распределенная СУБД управляет базой данных, компоненты которой распределены по нескольким компьютерам в сети.

Сеть клиент-сервер — это распределенная система, в которой база данных находится на одном компьютере (сервере), а пользователи подключаются к этому компьютеру по сети со своих компьютеров (клиентов). Сервер предоставляет данные и отвечает на запросы от каждого клиента, в то время как каждый клиент получает доступ к данным на сервере таким образом, который не зависит и не знает о присутствии других клиентов, обращающихся к той же базе данных. Системы клиент-сервер требуют, чтобы отдельные действия нескольких клиентов по отношению к одной и той же части базы данных сервера были синхронизированы, чтобы конфликты разрешались разумным образом. Например, бронирование авиабилетов реализовано по модели клиент-сервер. Сервер содержит все данные о предстоящих рейсах, такие как текущие бронирования и распределение мест. Каждый клиент хочет получить доступ к этим данным для бронирования рейса, получения места и оплаты рейса. Во время этого процесса вполне вероятно, что два или более клиентских запроса хотят получить доступ к одному и тому же рейсу, и что остается назначить только одно место. Программное обеспечение должно синхронизировать эти два запроса, чтобы оставшееся место было назначено рациональным образом (обычно тому, кто сделал запрос первым).

Другим популярным типом распределенной системы является одноранговая сеть. В отличие от клиент-серверных сетей, одноранговая сеть предполагает, что каждый компьютер (пользователь), подключенный к ней, может выступать как в роли клиента, так и в роли сервера; таким образом, все в сети являются равноправными. Эта стратегия имеет смысл для групп, которые делятся аудиоколлекциями в Интернете, и для организации социальных сетей, таких как LinkedIn и Facebook. Каждый человек, подключенный к такой сети, получает информацию от других и делится с другими своей информацией.

Операционные системы

Операционная система – это специализированный набор программного обеспечения, который находится между аппаратной архитектурой компьютера и его приложениями. Он выполняет ряд основных действий, таких как управление файловой системой, планирование процессов, выделение памяти, сетевое взаимодействие и совместное использование ресурсов между пользователями компьютера. Операционные системы со временем усложнялись, начиная с первых компьютеров 1960-х годов.

На ранних компьютерах пользователь печатал программы на перфоленте или картах, которые считывались в компьютер, собирались или компилировались и запускались. Затем результаты передавались на принтер или магнитную ленту. Эти ранние операционные системы использовали пакетную обработку; т. е. обработка последовательностей заданий, которые компилируются и выполняются по одному без вмешательства пользователя. Каждое задание в пакете сопровождалось инструкциями для операционной системы (ОС) с подробным описанием ресурсов, необходимых для задания, таких как количество требуемого процессорного времени, необходимые файлы и устройства хранения, на которых находились файлы. Отсюда и возникла ключевая концепция операционной системы как распределителя ресурсов. Эта роль стала более важной с появлением мультипрограммирования, при котором несколько заданий одновременно выполняются на компьютере и совместно используют ресурсы, например, за счет поочередного выделения фиксированного количества процессорного времени. Более сложное аппаратное обеспечение позволяло одному заданию считывать данные, в то время как другое писало на принтер, а третье выполняло вычисления. Таким образом, операционная система управляла этими задачами таким образом, что все задания выполнялись, не мешая друг другу.

Появление разделения времени, при котором пользователи вводят команды и получают результаты непосредственно на терминале, добавило в операционную систему больше задач. Требовались процессы, известные как обработчики терминалов, наряду с такими механизмами, как прерывания (чтобы привлечь внимание операционной системы для обработки срочных задач) и буферы (для временного хранения данных во время ввода/вывода, чтобы сделать передачу более плавной). Современные большие компьютеры одновременно взаимодействуют с сотнями пользователей, создавая впечатление, что каждый из них является единственным пользователем.

Еще одной областью исследований операционных систем является проектирование виртуальной памяти. Виртуальная память — это схема, которая дает пользователям иллюзию работы с большим блоком непрерывного пространства памяти (возможно, даже больше, чем реальная память), когда на самом деле большая часть их работы приходится на вспомогательную память (диск). Блоки фиксированного размера (страницы) или блоки переменного размера (сегменты) задания считываются в основную память по мере необходимости. Такие вопросы, как объем основной памяти, выделяемый пользователям и какие страницы или сегменты должны быть возвращены на диск («выгружены»), чтобы освободить место для входящих страниц или сегментов, должны быть решены, чтобы система могла эффективно выполнять задания.< /p>

Первые коммерчески жизнеспособные операционные системы были разработаны IBM в 1960-х годах и назывались OS/360 и DOS/360. Unix был разработан в Bell Laboratories в начале 1970-х и с тех пор породил множество вариантов, включая Linux, Berkeley Unix, GNU и Apple iOS. Операционные системы, разработанные для первых персональных компьютеров в 1980-х годах, включали DOS от IBM (а позже и от Microsoft), которая превратилась в различные разновидности Windows. Важным достижением 21 века в операционных системах стало то, что они стали все более независимыми от машин.

Читайте также:

  
• Сколько стоит поменять экран на samsung s8
  
• Планшет определяется как смартфон
  
• Как сделать предварительный просмотр видео в Sony Vegas
  
• Личные файлы на xiaomi как найти
  
• Как использовать программу обновлений касперского