Допустить к защите в гак заведующий кафедрой кандидат физико-математических наук, доцент Ю. В. Кольцов 2015г. Выпускная квалификационная работа бакалавра информационная система для мобильных устройств

.1 Компьютерные сети и протоколы передачи данных

.1.1 Компьютерные сети

Компьютерная сеть (вычислительная сеть, сеть передачи данных) - система связи компьютеров или вычислительного оборудования (серверы, маршрутизаторы и другое оборудование). Для передачи данных могут быть использованы различные физические явления, как правило - различные виды электрических сигналов, световых сигналов или электромагнитного излучения[1].
Существует несколько классификаций компьютерных сетей:
) По территориальной распространенности: PAN (Personal Area Network) - персональная сеть, предназначенная для взаимодействия различных устройств, принадлежащих одному владельцу; ЛВС (LAN, Local Area Network) - локальные сети, имеющие замкнутую инфраструктуру до выхода на поставщиков услуг. Термин «LAN» может описывать и маленькую офисную сеть, и сеть уровня большого завода, занимающего несколько сотен гектаров. Зарубежные источники дают даже близкую оценку - около шести миль (10 км) в радиусе. Локальные сети являются сетями закрытого типа, доступ к ним разрешён только ограниченному кругу пользователей, для которых работа в такой сети непосредственно связана с их профессиональной деятельностью; CAN (Campus Area Network - кампусная сеть) - объединяет локальные сети близко расположенных зданий; MAN (Metropolitan Area Network) - городские сети между учреждениями в пределах одного или нескольких городов, связывающие много локальных вычислительных сетей; WAN (Wide Area Network) - глобальная сеть, покрывающая большие географические регионы, включающие в себя как локальные сети, так и прочие телекоммуникационные сети и устройства. Пример WAN - сети с коммутацией пакетов (Frame relay), через которую могут «разговаривать» между собой различные компьютерные сети. Глобальные сети являются открытыми и ориентированы на обслуживание любых пользователей; Термин «корпоративная сеть» также используется в литературе для обозначения объединения нескольких сетей, каждая из которых может быть построена на различных технических, программных и информационных принципах.
) По типу функционального взаимодействия: клиент-сервер; смешанная сеть.
) По типу сетевой топологии: Шина; Кольцо; Двойное кольцо; Звезда; Ячеистая; Решётка; Дерево; Fat Tree (топология компьютерной сети, изобретенная Charles E. Leiserson из MIT, является дешевой и эффективной для суперкомпьютеров. В отличие от классической топологии дерево, в которой все связи между узлами одинаковы, связи в утолщенном дереве становятся более широкими (толстыми, производительными по пропускной способности) с каждым уровнем по мере приближения к корню дерева. Часто используют удвоение пропускной способности на каждом уровне).
) По типу среды передачи: проводные (телефонный провод, коаксиальный кабель, витая пара, волоконно-оптический кабель); беспроводные (передачей информации по радиоволнам в определенном частотном диапазоне).
) По функциональному назначению: сети хранения данных; серверные фермы; сети управления процессом; сети SOHO; домовые сети.
) По скорости передач: низкоскоростные (до 10 Мбит/с); среднескоростные (до 100 Мбит/с); высокоскоростные (свыше 100 Мбит/с).
) По сетевым операционным системам: на основе Windows; на основе UNIX; на основе NetWare; на основе Cisco.
) По необходимости поддержания постоянного соединения: пакетная сеть (Фидонет, UUCP); Онлайновая сеть (Интернет, GSM)[1].
При реализации компьютерной сети могут использоваться различные наборы протоколов, некоторые из них: AppleTalk; ARCNET; ATM; DECnet; Ethernet; HIPPI; IEEE-488; IP; IPX; Myrinet; TCP; Token Ring; UDPSPX; FDDI; QsNet; USB; IEEE 1394 (Firewire, iLink); X.25; Frame relay; Bluetooth; IEEE 802.11; Systems Network Architecture; RapidIO[1].
Интернет (англ. Internet) - всемирная система объединённых компьютерных сетей для хранения и передачи информации. Часто упоминается как Всемирная сеть и Глобальная сеть, а также просто Сеть. Построена на базе стека протоколов TCP/IP. На основе Интернета работает Всемирная паутина (World Wide Web, WWW) и множество других систем передачи данных[2].
Интернет состоит из многих тысяч корпоративных, научных, правительственных и домашних компьютерных сетей. Объединение сетей разной архитектуры и топологии стало возможно благодаря протоколу IP (англ. Internet Protocol) и принципу маршрутизации пакетов данных[2].
Протокол IP был специально создан агностическим в отношении физических каналов связи. То есть любая система (сеть) передачи цифровых данных, проводная или беспроводная, для которой существует стандарт инкапсуляции в неё IP-пакетов, может передавать и трафик Интернета. Агностицизм протокола IP, в частности, означает, что компьютер или маршрутизатор должен знать тип сетей, к которым он непосредственно присоединён, и уметь работать с этими сетями; но не обязан (и в большинстве случаев не может) знать, какие сети находятся за маршрутизаторами[2].
На стыках сетей специальные маршрутизаторы (программные или аппаратные) занимаются автоматической сортировкой и перенаправлением пакетов данных, исходя из IP-адресов получателей этих пакетов. Протокол IP образует единое адресное пространство в масштабах всего мира, но в каждой отдельной сети может существовать и собственное адресное подпространство, которое выбирается исходя из класса сети. Такая организация IP-адресов позволяет маршрутизаторам однозначно определять дальнейшее направление для каждого пакета данных. В результате между отдельными сетями Интернета не возникает конфликтов, и данные беспрепятственно и точно передаются из сети в сеть по всей планете и ближнему космосу.
Сам протокол IP был разработан в организации IETF (англ. Internet Engineering Task Force; Task force - группа специалистов для решения конкретной задачи), чьё название можно вольно перевести как «Группа по решению задач проектирования Интернета». IETF и её рабочие группы по сей день занимаются развитием протоколов Всемирной сети. IETF открыта для публичного участия и обсуждения. Комитеты организации публикуют так называемые документы RFC. В этих документах даются технические спецификации и точные объяснения по многим вопросам. Некоторые документы RFC возводятся организацией IAB (англ. Internet Architecture Board - Совет по архитектуре Интернета) в статус стандартов Интернета (англ. Internet Standard). С 1992 года IETF, IAB и ряд других интернет-организаций входят в Общество Интернета (англ. Internet Society, ISOC). Общество Интернета предоставляет организационную основу для разных исследовательских и консультативных групп, занимающихся развитием Интернета[2].