Тема 7. Передача информации

1.

Санкт-Петербургский государственный электротехнический
университет «ЛЭТИ»
Факультет электротехники и автоматики
Информатика
Тема 7. Передача информации
Шевченко Алексей Владимирович
Кафедра РАПС
Санкт-Петербург, 2024 г.

2.

Передача информации в компьютерных системах
Для эффективного функционирования компьютерных систем требуется
передача информации между программами, выполняющимися как на
одном компьютере, так и на разных. Для этого применяются различные
способы обмена данными между процессами, которые поддерживаются
механизмами операционных систем.
Шевченко А. В.
Информатика. Тема 7. Передача информации
2

3.

Механизмы межпроцессного взаимодействия
Файлы
Сигналы
Каналы
Очереди
Ядро
операционной
системы
Сокеты
Удаленные
процедуры
Семафоры
Разделяемая
память
Современные операционные системы (Windows, UNIX) поддерживает различные
механизмы взаимодействия между одновременно выполняющимися процессами.
К наиболее важным относятся сигналы, файлы, очереди сообщений, программные
каналы (трубки), семафоры, разделяемая память и сокеты. Эти механизмы
используются при создании информационных систем, функционирующих на
отдельных компьютерах, а также на компьютерах, объединённых в локальную или
глобальную сеть.
Шевченко А. В.
Информатика. Тема 7. Передача информации
3

4.

Сигналы
Сигнал
Процесс
Процедура
обработки
сигнала
Сигнал
Назначение
SIGABRT
Аварийное завершение процесса
SIGALARM
Сигнал от таймера
SIGBUS
Ошибка на шине
SIGSTOP
Останов процесса
SIGCONT
Продолжение процесса
SIGILL
Недопустимая команда
SIGINT
Прерывание (CTRL-C)
SIGSEGV
Недопустимый адрес
SIGTERM
Запрос на завершение процесса
Сигналы – механизм программного прерывания процессов. Сигналы могут
посылаться процессу ядром ОС (например в случае аварийной ситуации) или
другими процессами. Получив сигнал, процесс может выполнить одно из трех
заданных программистом действий: игнорировать сигнал, выполнить системную
процедуру по умолчанию или выполнить пользовательскую процедуру.
Шевченко А. В.
Информатика. Тема 7. Передача информации
4

5.

Файлы
Программы
Файл
Данные
Файлы используются для хранения данных и программ. Под файлом понимается
именованный набор данных, хранящийся на внешнем устройстве и имеющий
определенный размер (в байтах). Имена файлов, наряду с другой информацией
о файлах, хранятся в специальных файлах – каталогах.
Шевченко А. В.
Информатика. Тема 7. Передача информации
5

6.

Имя файла и его размер
Имя
Файл
Размер
Для идентификации файла ему задаётся имя. В различных файловых системах
имеются ограничения на длину имени файла. В FAT16 имя не может иметь
более 9 символов (включая расширение). В FAT32 и NTFS максимальный размер
имени – 255 символов. Операционные системы накладывают ограничения на
набор символов, который может быть использован для имени файла. Для MSDOS в имени файла допустимы только заглавные латинские буквы и цифры. Для
Windows в имени файла разрешены заглавные и строчные буквы, цифры,
некоторые знаки препинания, пробел. Запрещены символы >, <, |, ?, *, /, \, :, ".
Для Linux разрешены все символы, кроме /.
Максимальный размер файла в FAT16 2Гб, в FAT32 – 4 Гб, в NTFS – 16 Тб.
Шевченко А. В.
Информатика. Тема 7. Передача информации
6

7.

Расширение имени файла
Файл
Имя.Расширение
Программа
Для идентификации содержимого файла в конце имени через точку задаётся
расширение имени файла. Расширение обычно отделяется от основной части
имени файла точкой. В файловой системе FAT16 имя файла и расширение
являлись отдельными сущностями, а точка, разделявшая их, реально не
являлась частью полного имени файла и служила лишь для визуального
отделения имени файла от расширения. В файловых системах FAT32 и NTFS
точка стала обычным разрешённым символом в имени файла, поэтому
ограничения на количество точек в имени файла в этих системах и их
местоположения были сняты. Расширения часто используются в операционных
системах для связи с программами, которыми можно открыть файл.
Шевченко А. В.
Информатика. Тема 7. Передача информации
7

8.

Популярные расширения файлов
CAD, 3D-графика
Видео
Растровая графика
.dwg
Чертеж AutoCAD
.avi
Видеофайл AVI
.bmp
Точечный рисунок
.dxf
Чертеж в формате DXF
.mp4
Видеофайл MPEG-4
.gif
Изображение GIF
.max
Модель 3D Studio Max
.swf
Flash-анимация
.jpg
Изображение JPEG
.obj
3D-модель объекта
.wmv
Файл Windows Media
.png
Изображение PNG
Архивы
Документы
Файлы данных
.gz
Архив Gnu Gzip
.doc
Документ Word
.csv
Файл данных CSV
.rar
Архив RAR
.pdf
Документ PDF
.dat
Файл данных
.tar
Архив Unix
.ppt
Презентация PowerPoint
.xml
Документ XML
.zip
Файл архива ZIP
.rtf
Расширенный текст
.xls
Таблица Excel
Аудиофайлы
.mp3
Аудиофайл MP3
.wav
Цифровой аудиоформат
.bat
Пакетный файл MS-DOS
.wma
Файл Windows Media
.com
Программа MS-DOS
.exe
Исполняемый файл
Векторная графика
Исполняемые файлы
Шрифты
.fnt
Шрифт Windows
.ttf
Шрифт TrueType
Разное
.cfg
Файл конфигурации
.bak
Файл резервной копии
Текстовые файлы
.tmp
Временный файл
.ai
Файл Adobe Illustrator
.ps
Файл Adobe PostScript
.log
Журнал событий
.dll
Динамич. библиотека
.swg
Векторная графика SVG
.txt
Текстовый файл
.sys
Файл Windows
Шевченко А. В.
Информатика. Тема 7. Передача информации
8

9.

Каталоги
Windows
UNIX
/
/bin
/etc
/home
/john
...
/mary
Каталоги содержат информацию о файлах (имя, владелец, права доступа).
Каталоги организуются в иерархическую файловую структуру. В UNIX на
вершине иерархии находится корневой каталог (root), а файловые системы,
связанные с физическими устройствами (диски, ленты) или другими
компьютерами (сетевые файловые системы), составляют части общей
файловой структуры. В Windows традиционно (наследие MS-DOS) иерархия
файлов начинается с физических или логических устройств, обозначаемых
буквами (C:, D:, и т. д.)
Шевченко А. В.
Информатика. Тема 7. Передача информации
9

10.

Пути
/
\
.
..
/
\
Символы в именах путей
корневой каталог UNIX
корневой каталог Windows
текущий каталог
вышестоящий каталог
разделитель UNIX
разделитель Windows
C:\Windows\System32\drivers\etc
Последовательность каталогов, используемая при доступе к файлу называется
путем (path). Если путь начинается с корневого каталога, то он называется
абсолютным, если с текущего, то относительным. Текущий каталог устанавливается
при запуске программы и может меняться пользователем в процессе работы с
программой. В путях кроме имен каталогов используются специальные символы: /
– корневой каталог (UNIX); \ – корневой каталог (Windows); . – текущий каталог; .. –
вышестоящий каталог.
Шевченко А. В.
Информатика. Тема 7. Передача информации
10

11.

Работа с файлами в программах
Имя, тип, доступ
Дескриптор
Программа
(процесс)
Создание файла
Открытие файла
Открытие файла
Файл
Дескриптор
Имя
Чтение/запись
Чтение/запись
Чтение/запись
Чтение/запись
Закрытие файла
Закрытие файла
Удаление файла
Тип: текстовый/двоичный
Доступ: чтение, запись, чтение+запись, добавление, создание
Шевченко А. В.
Информатика. Тема 7. Передача информации
11

12.

Текстовые и двоичные файлы
Текстовый файл
UNIX
Windows
ь
Двоичный файл
С
т
е
п
LF
Л
е
с
LF
Т
у
н
д
р
а
LF
С
т
е
п
ь
CR
LF
Л
е
с
CR
LF
Т
у
н
д
р
а
CR
A2
34
D1
84
41
82
FF
04
3C
B6
3A
24
32
14
51
8E
BB
80
15
54
E8
72
4A
00
LF
В независимости от хранимой информации все файлы можно разделить на две
группы: текстовые и двоичные файлы. В текстовых файлах информация
представлена в виде набора символов, разделённых на строки фиксированной
или произвольной длины. Строки заканчиваются разделителем. В UNIXсистемах это символ LF (десятичный код 10), в Windows – CR+LF (коды 13 и 10).
Текстовые файлы могут открывать ориентированные на работу с текстом
программы. Двоичные файлы содержат информацию в виде двоичных чисел.
Структура таких файлов, как правило, оказывается специфической, поскольку
задаётся определённой программой.
Шевченко А. В.
Информатика. Тема 7. Передача информации
12

13.

Буферизация при работе с файлами
Операционная
система
Периферийное
устройство
Буфер
(512 байт)
Файл
Программа
(процесс)
Данные
Поскольку файлы размещаются на блочных устройствах (диски, ленты и т. д.), то
чтение и запись на них осуществляется блоками фиксированного размера (обычно это
512 байт). Взаимодействие с периферийным устройством обеспечивает операционная
система (в нём участвуют ядро, файловая система и драйвер устройства). Для каждого
открытого файла создаётся буфер. Обмен данными между программой и буфером
осуществляется побайтно, между буфером и устройством – поблочно. Таким образом,
записанные программой данные могут не сразу попадать на диск.
Шевченко А. В.
Информатика. Тема 7. Передача информации
13

14.

Указатель чтения и записи в файл
С
т
е
п
ь
Указатель
чтения/записи
LF
Л
е
с
LF
Программа
(процесс)
Данные
Л
е
с
LF
Для чтения и записи данных в файл требуется задать место, откуда будут читаться или
куда помещаться данные. Для этого у каждого открытого файла есть указатель места
чтения/записи, который представляет собой смещение в байтах от начала файла. Если
файл открывается для чтения или записи, указатель устанавливается на начало файла
(смещение 0). Если файл открывается для добавления, то указатель устанавливается
на конец файла (смещение равно размеру файла). После чтения или записи N байт к
указателю прибавляется N. Если при записи данные выходят за размер файла, то файл
автоматически расширяется.
Шевченко А. В.
Информатика. Тема 7. Передача информации
14

15.

Универсальный механизм ввода-вывода
Таблица
файловых
дескрипторов
0
stdin
1
stdout
2
stderr
3
Процесс
...
В современных ОС все операции ввода-вывода процесса производятся через
его таблицу файловых дескрипторов. Каждая строчка таблицы соответствует
открытому файлу или устройству ввода-вывода. Индекс таблицы называется
файловым дескриптором.
Шевченко А. В.
Информатика. Тема 7. Передача информации
15

16.

Программные каналы (трубки)
1. Создание трубки
Программные каналы или трубки (pipe)
используются для односторонней передачи данных
между родственными процессами. Трубка связывает
между собой два дескриптора одного или разных
процессов.
Процесс
2. Ветвление
Процесс
Процесс
3. Закрытие дескрипторов
Процесс
Шевченко А. В.
Процесс
Информатика. Тема 7. Передача информации
16

17.

Сокеты
Процесс
Сеть
Процесс
Сокеты (socket) используются для двусторонней передачи данных между
процессами, выполняющимися на компьютерах, находящихся в локальной или
глобальной сети.
Шевченко А. В.
Информатика. Тема 7. Передача информации
17

18.

Понятие компьютерной сети
Сеть
Компьютерная сеть обеспечивает обмен информацией между различными
устройствами в соответствии с установленными стандартами и протоколами.
Шевченко А. В.
Информатика. Тема 7. Передача информации
18

19.

Сетевые протоколы
IETF
Инженерный совет Интернет (Internet Engineering Task Force, IETF) – открытое
международное сообщество проектировщиков, ученых и сетевых
операторов, которое с 1986 г. занимается развитием протоколов и
архитектуры интернет.
IEEE
Институт инженеров по электротехнике и электронике (Institute of Electrical
and Electronics Engineers, IEEE) – международная некоммерческая
ассоциация специалистов в области электротехники.
ISO
Международная организация по стандартизации (International Organization
for Standardization, ISO) – международная организация, занимающаяся
выпуском стандартов.
Сетевые протоколы устанавливают набор правил и действий, позволяющий
осуществлять соединение и обмен данными между двумя и более включенными в
сеть устройствами. Разные протоколы, зачастую, описывают лишь разные стороны
одного типа связи. Взятые вместе, они образуют стек протоколов. Названия
«протокол» и «стек протоколов» также относятся к программному обеспечению, с
помощью которого реализуется протокол. Новые протоколы для Интернета
определяются IETF, а прочие протоколы – IEEE или ISO.
Шевченко А. В.
Информатика. Тема 7. Передача информации
19

20.

Семиуровневая модель OSI (Open System Interconnection)
Прикладной
прикладной уровень является пограничным между прикладной
программой и другими уровнями — обеспечивает удобный интерфейс
связи сетевых программ пользователя
Представления
уровень представления служит для преобразования данных из
внутреннего формата компьютера в формат передачи
Сеансовый
задача сеансового уровня — координация связи между двумя
прикладными программами, работающими на разных рабочих
станциях
Транспортный
Сетевой
транспортный уровень
компонентов сообщения
контролирует
очередность
прохождения
сетевой уровень отвечает за адресацию и доставку сообщений
Канальный
на канальном уровне определяются
физического уровня узлами сети
Физический
на физическом уровне определяются физические (механические,
электрические, оптические) характеристики линий связи
Шевченко А. В.
Информатика. Тема 7. Передача информации
правила
использования
20

21.

Физический уровень модели OSI
Прикладной
Представления
Сеансовый
Транспортный
Сетевой
Коаксиальный кабель
Протоколы/стандарты: RG-58, 10BASE-2
Скорость: 10 Мбит/с
Витая пара
Протоколы/стандарты: RS-485, 10BASE-T, 100BASE-T, 1000BASE-T
Скорость: 10-100-1000 Мбит/с
Оптоволоконный кабель
Канальный
Скорость: до 40 Гбит/с
Физический
Радиоканал
Протоколы/стандарты IEEE 802.15 (Bluetooth), IEEE 802.11 (Wi-Fi)
Частоты: 2,4 ГГц, 5 ГГц и 6 ГГц Скорость: до 100 Мбит/с
Шевченко А. В.
Информатика. Тема 7. Передача информации
21

22.

Технология Ethernet
1. Создание кадра данных
Сетевой адаптер
5. Проверка контрольной суммы
Сетевой адаптер
2. Преобразование в сигнал
4. Получение с проверкой MAC
3. Передача по кабелю
Ethernet – самый распространенный в мире протокол пакетной передачи данных
между устройствами для компьютерных и промышленных сетей. Стандарты Ethernet
определяют проводные соединения и электрические сигналы на физическом
уровне, формат кадров и протоколы управления доступом к среде – на канальном
уровне модели OSI. Ethernet в основном описывается стандартами IEEE группы 802.3.
Шевченко А. В.
Информатика. Тема 7. Передача информации
22

23.

Кадр Ethernet и MAC-адрес
Кадр Ethernet может иметь размер от 64 до 1518 байт. От включает MAC-заголовок с
адресами отправителя и получателя, данные и контрольную сумму.
MAC-адрес (от англ. Media Access Control) – уникальный идентификатор,
присваиваемый каждой единице сетевого оборудования в компьютерных сетях
Ethernet. Стандарт Ethernet предполагает, что каждая сетевая карта должна иметь
уникальный шестибайтный номер (MAC-адрес), «прошитый» в ней при
изготовлении. Этот номер используется для идентификации отправителя и
получателя кадра. Уникальность MAC-адресов достигается тем, что каждый
производитель получает в координирующем комитете IEEE Registration Authority
диапазон из 16 777 216 адресов (три старших байта MAC-адреса идентифицируют
производителя) и, по мере исчерпания выделенных адресов, может запросить
новый диапазон.
Шевченко А. В.
Информатика. Тема 7. Передача информации
23

24.

Контроль MAC-адресов в Windows
Для отображения MAC-адресов в компьютерах с операционной
системой Windows нужно в терминале набрать одну из двух команд:
ipconfig /all
getmac /v
Шевченко А. В.
Информатика. Тема 7. Передача информации
24

25.

Сетевой концентратор
Прикладной
Представления
Сеансовый
Транспортный
Сетевой
Канальный
Физический
Сетевой концентратор (англ. hub) – класс устройств для объединения компьютеров
в сетях Ethernet с применением кабельной инфраструктуры типа витая пара. Сетевые
концентраторы также могут иметь разъёмы для подключения к существующим
сегментам сети на базе коаксиального кабеля. Концентратор работает на физическом
(первом) уровне сетевой модели OSI, он ретранслирует входящий сигнал с одного из
портов в сигнал на все остальные подключённые порты.
Шевченко А. В.
Информатика. Тема 7. Передача информации
25

26.

Сетевой коммутатор
Прикладной
Представления
Сеансовый
Коммутатор
Транспортный
Сетевой
Таблица коммутации
MAC-адрес
Порт
Канальный
80 00 20 7A 3F 3E
5
Физический
80 00 20 20 3A AE
2
Сетевой коммутатор (англ. switch) – устройство, предназначенное для соединения
нескольких узлов компьютерной сети. Коммутатор работает на канальном (втором)
уровне сетевой модели OSI. Он передаёт данные от любого подключённого
устройства непосредственно получателю. Это повышает производительность и
безопасность сети, избавляя остальные сегменты сети от необходимости
обрабатывать лишние данные.
Шевченко А. В.
Информатика. Тема 7. Передача информации
26

27.

Сетевой маршрутизатор
Прикладной
Таблица маршрутизации
Представления
Адрес/маска Интерфейс Метрика
Сеансовый
Транспортный
Сетевой
Канальный
Физический
Сеть 1
Маршрутизатор
Сеть 2
Маршрутизатор (англ. router) – специализированное устройство, которое
пересылает пакеты между различными сегментами сети на основе правил и таблиц
маршрутизации. Маршрутизатор может связывать разнородные сети различных
архитектур. Для принятия решений о пересылке пакетов используется информация
о топологии сети и определённые правила, заданные администратором.
Маршрутизатор использует адрес получателя, указанный в заголовке пакета, и
определяет по таблице маршрутизации путь, по которому следует передать данные.
Шевченко А. В.
Информатика. Тема 7. Передача информации
27

28.

Протокол IP
Прикладной
Представления
Сеансовый
Транспортный
Сеть
Сеть
Сетевой
Канальный
Физический
Сеть
Сеть
IP-протокол (досл. «межсетевой протокол») – созданный в 1981 г. протокол сетевого
уровня. IP объединяет сегменты сети в единую сеть, обеспечивая доставку пакетов
данных между любыми узлами сети через произвольное число промежуточных
узлов (маршрутизаторов). Он классифицируется как протокол сетевого уровня по
сетевой модели OSI. Наибольшее распространение получила 4-я версия протокола –
IPv4. С 1996 г. осуществляется переход на 6-ю версию – IPv6.
Шевченко А. В.
Информатика. Тема 7. Передача информации
28

29.

Стек протокола IP
Я помню чудное мгновенье…
Прикладной
Я помню чудное мгновенье…
Сообщение
Сообщение
Разбивка на пакеты
Сборка пакетов
Транспортный
Доставка пакетов
Сетевой
Передача данных
Канальный
Шевченко А. В.
Информатика. Тема 7. Передача информации
29

30.

Транспортный уровень протокола IP
Типы соединений
Модель сеанса
Модель дейтаграмм
Гарантия доставки,
управление очередностью
Нет гарантии доставки,
очередность может быть
нарушена
Протокол TCP
Протокол UDP
Протокол IP
Шевченко А. В.
Информатика. Тема 7. Передача информации
30

31.

Формат пакета IPv4
Версия – для IPv4 значение поля должно быть равно 4.
IHL – длина заголовка IP-пакета в 32-битных словах.
Идентификатор – предназначен для определения корректной последовательности
фрагментов при сборке дейтаграммы.
Флаги – определяют возможность фрагментации пакета.
Смещение фрагмента – позиция фрагмента в потоке данных.
Время жизни – число маршрутизаторов, которые должен пройти этот пакет. При
прохождении маршрутизатора это число уменьшатся на единицу. Если значения
этого поля равно нулю то, пакет должен быть отброшен.
Протокол – идентификатор интернет-протокола следующего уровня (TCP или UDP)
Контрольная сумма заголовка – применяется для контроля целостности данных.
Шевченко А. В.
Информатика. Тема 7. Передача информации
31

32.

Адресация в сетях с протоколом IP. Понятие IP-адреса
Сетевой адрес (IP-адрес) – уникальный
адрес компьютера в сети
IPv4 – 32 бита
IPv6 – 128 бит
3588068946
213 221 150
82
213.221.150.82
/etc/hosts
DNS
2001:db8:85a3:0:0:8a2e:370:7334
IP-адрес – уникальный числовой идентификатор
устройства в компьютерной сети, работающей по
протоколу IP. В сети Интернет требуется глобальная
уникальность адреса, в случае работы в локальной сети
требуется уникальность адреса в пределах сети. В
версии протокола IPv4 адрес имеет длину 4 байта, а в
версии протокола IPv6 – 16 байт. IP-адрес состоит из
двух частей: номера сети и номера узла.
Имя
Шевченко А. В.
Информатика. Тема 7. Передача информации
32

33.

Адресация в сетях с протоколом IP. Понятие порта IP
IP-адрес
Поскольку на одном компьютере может
выполняться множество программ,
требующих сетевых соединений, то в
дополнение к IP-адресу требуется
идентификация сетевых соединений в
операционной системе. Для этого
используется IP-порт – уникальный
числовой идентификатор сетевой службы.
В протоколах TCP и UDP представляется в
виде целого числа размером в 2 байта.
Номера портов для протоколов
прикладного уровня модели TCP/IP обычно
назначаются организацией IANA.
Шевченко А. В.
Информатика. Тема 7. Передача информации
Порт IP – адрес сетевой службы
ftp
20, 21
tcp
telnet
23
tcp
http
80
tcp
http
81
udp
https
443
tcp
hfsd
2049
udp
dns
53
tcp/udp
/etc/services
33

34.

Пример организации локальной сети
Подсеть 194.85.168.*
194.85.168.121
10.131.2.1
10.131.2.15
Подсеть 10.*.*.*
10.131.2.16
192.168.1.1
192.168.2.1
Подсеть 192.168.2.*
192.168.1.23
192.168.1.5
Шевченко А. В.
192.168.1.44
192.168.1.38
192.168.1.17
192.168.1.8
Информатика. Тема 7. Передача информации
Подсеть 192.168.1.*
192.168.2.12
192.168.2.85
192.168.2.123
34

35.

Классовая адресация
Сеть
Узел
Сеть
IP-адрес
Узел
Сеть
Узел
Класс
Первые
биты
Распределение байтов
(С - сеть, Х – хост)
Число сетей
Число хостов
Маска
подсети
A
0
С.Х.Х.Х
128
16 777 216
255.0.0.0
B
10
С.C.Х.Х
16 384
65 536
255.255.0.0
C
110
С.C.C.Х
2 097 152
256
255.255.255.0
IP-адрес состоит из двух частей – номер сети и номер узла в сети. При классовой
адресации существует три класса сетей – A, B и С, отличающихся числом байтов,
выделяемых под номер сети. Для определения класса сети используются старшие
биты старшего байта. Всего в пространстве адресов IP версии 4 – 128 сетей класса A
по 16 777 216 адресов, 16 384 сети класса B по 65 536 адресов и 2 097 152 сети
класса C по 256 адресов. Для выделения битов IP-адреса, относящихся к номеру
сети, применяется маска подсети, в которой единичные биты задают сеть.
Шевченко А. В.
Информатика. Тема 7. Передача информации
35

36.

Бесклассовая адресация
IP-адрес
Сеть
Узел
Пример адреса: 172.16.0.5/12
Адрес сети: 172.16.0.0
Широковещательный адрес: 172.31.255.255
Биты адреса:
1 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1
Биты маски:
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Бесклассовая адресация – метод IP-адресации, позволяющий гибко управлять
пространством IP-адресов. Бесклассовая адресация основывается на переменной
длине маски подсети, которая задаётся числом битов через "/" после адреса. Число
адресов в подсети не равно числу возможных узлов (хостов). Нулевой IP-адрес узла
резервируется для идентификации подсети, адрес из всех единиц – в качестве
широковещательного адреса. Для локальных сетей рекомендуются следующие
адреса: 10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12 или 192.168.0.0/16.
Шевченко А. В.
Информатика. Тема 7. Передача информации
36

37.

Задание IP-адреса в Windows
IP-адрес компьютера
Маска подсети
IP-адрес шлюза
IP-адреса серверов DNS
Шевченко А. В.
Информатика. Тема 7. Передача информации
37

38.

Динамические IP-адреса
Подсеть 192.168.1.*
Получить динамический
IP-адрес
192.168.1.12
192.168.1.85
Получить адрес
DNS-сервера
192.168.1.123
DHCP (англ. Dynamic Host Configuration Protocol – протокол динамической настройки
узла) – сетевой протокол, позволяющий сетевым устройствам автоматически
получать IP-адрес и другие параметры, необходимые для работы в сети TCP/IP. Для
автоматической конфигурации компьютер-клиент на этапе конфигурации сетевого
устройства обращается к серверу DHCP и получает от него нужные параметры.
Сетевой администратор может задать диапазон адресов, распределяемых сервером
среди компьютеров.
Шевченко А. В.
Информатика. Тема 7. Передача информации
38

39.

Прокси-сервер
Клиенты
Интернет-ресурсы
Прокси-сервер
Прокси-сервер – промежуточный сервер в компьютерных сетях, выполняющий роль
посредника между пользователем и целевым сервером, позволяющий клиентам
выполнять запросы к сетевым службам и получать ответы. Клиент подключается к
прокси-серверу и запрашивает какой-либо ресурс, расположенный на другом
сервере. Прокси-сервер подключается к указанному серверу, получает ресурс у него
и возвращает клиенту.
Шевченко А. В.
Информатика. Тема 7. Передача информации
39

40.

Пример настройки прокси-сервера в Windows
IP-адрес прокси
Шевченко А. В.
Информатика. Тема 7. Передача информации
IP-порт прокси
40

41.

Прикладной уровень протокола IP
TELNET
Протокол передачи текста. Используется для удаленного доступа
FTP
Протокол передачи файлов между компьютерами
SNMP
Протокол управления сетями
SMTP
Протокол передачи электронной почты
NFS
Протокол сетевого доступа к файловым системам
SSH
Протокол безопасной оболочки
HTTP
Протокол передачи гипертекстовых документов
HTTPS
Протокол безопасной передачи гипертекстовых документов
NTP
Протокол синхронизации внутренних часов компьютера
Прикладной уровень стека протокола IP представлен несколькими сотнями
протоколов, ориентированных на решение различных прикладных задач.
Шевченко А. В.
Информатика. Тема 7. Передача информации
41

42.

Программа ping – проверка сетевых соединений
Программа ping является диагностическим средством в сетях TCP/IP. Она отправляет
запросы по протоколу ICMP (используется порт 1) заданному узлу (размер запроса –64
байта) и регистрирует получаемые ответы. Время между отправкой запроса и
получением ответа позволяет оценивать задержки сети и процент потерь пакетов.
Шевченко А. В.
Информатика. Тема 7. Передача информации
42

43.

Удалённый терминал TELNET
TELNET (сокр. от англ. Teletype Network) – сетевой протокол прикладного уровня
модели OSI для реализации текстового терминального интерфейса по сети. В
настоящее время функционирует на базе протокола TCP/IP, использует порт 23.
Название «telnet» имеют также некоторые утилиты, реализующие клиентскую
часть протокола. Современный стандарт протокола описан в RFC 854.
Шевченко А. В.
Информатика. Тема 7. Передача информации
43

44.

Протокол передачи файлов FTP
FTP (англ. File Transfer Protocol) – протокол прикладного уровня модели OSI для
передачи файлов по сети, появившийся в 1971 г. В настоящее время использует
протокол TCP/IP (порт 21 для команд и порт 20 для данных) и применяется для
получения файлов с удалённых серверов.
Шевченко А. В.
Информатика. Тема 7. Передача информации
44

45.

Протокол пересылки почты SMTP
SMTP (англ. Simple Mail Transfer Protocol) – сетевой протокол прикладного уровня,
предназначенный для передачи электронной почты в сетях TCP/IP. Впервые был
описан в RFC 821 (1982 г.) Протокол SMTP предназначен для передачи исходящей
почты с использованием порта TCP 25. В то время как почтовые серверы и другие
агенты пересылки сообщений используют SMTP для отправки и получения
почтовых сообщений, работающие на пользовательском уровне клиентские
почтовые приложения обычно используют SMTP только для отправки сообщений
на почтовый сервер.
Шевченко А. В.
Информатика. Тема 7. Передача информации
45

46.

Протокол NTP
Слой 1
Аппаратные
соединения
Сетевые
соединения
Слой 2
Слой 3
NTP (англ. Network Time Protocol – протокол сетевого времени) – сетевой протокол для
синхронизации внутренних часов компьютера с использованием сетей с переменной
латентностью. NTP использует иерархическую сеть, где каждый уровень имеет свой
номер, называемый слой. Слой 1 – первичные серверы, непосредственно синхронизирующиеся с национальными службами времени. Слой 2 – вторичные серверы, синхронизируются с первичными серверами. Слой 3 – клиенты. Используется порт 134/UDP.
Шевченко А. В.
Информатика. Тема 7. Передача информации
46

47.

Протокол удалённого рабочего стола Windows
RDP (англ. Remote Desktop Protocol – протокол удалённого рабочего стола) – протокол
прикладного уровня, использующийся для обеспечения удалённой работы пользователя
с компьютером, на котором запущен сервис терминальных подключений. Позволяет
подключать локальные ресурсы к удалённой машине (диски и принтеры). По умолчанию
используется порт TCP 3389.
Шевченко А. В.
Информатика. Тема 7. Передача информации
47

48.

Понятие архитектуры компьютерной системы
Под архитектурой системы понимается способ организации взаимодействия средств
компьютерной техники для решения поставленных перед системой задач.
Шевченко А. В.
Информатика. Тема 7. Передача информации
48

49.

Архитектура типа мэйнфрейм
Терминалы
Мэйнфрейм
Мэйнфрейм - терминальная система на базе мощного центрального компьютера со
значительным объемом оперативной и внешней памяти. Применяются для
централизованных хранилищ данных большой емкости и выполнения интенсивных
вычислительных работ в крупных организациях.
Шевченко А. В.
Информатика. Тема 7. Передача информации
49

50.

Клиент-серверная архитектура
Локальная сеть
Рабочие станции
Сервер
Клиент-серверные системы предусматривают специализацию средств
компьютерной техники по функциональному назначению. В их составе выделяются
серверы (файловые серверы, серверы баз данных, серверы приложений) и рабочие
станции пользователей. Рабочие станции ориентированы на работу с компьютерной
графикой, серверы – на хранение и обработку данных.
Шевченко А. В.
Информатика. Тема 7. Передача информации
50

51.

Трехзвенная архитектура
Локальная сеть
Рабочая станция
Сервер данных
Сервер приложений
В трехзвенной архитектуре разделяются функции доступа к данным (сервер данных)
и функции обработки данных (сервер приложений). Ресурсы рабочей станции
обеспечивают поддержку пользовательского интерфейса и могут быть сведены к
минимуму ("тонкий" клиент).
Шевченко А. В.
Информатика. Тема 7. Передача информации
51

52.

Пример реализации трехзвенной архитектуры
Локальная сеть TCP-IP
X-протокол
Рабочая станция
Х-сервер
NFS
Сервер приложений
Сервер данных
Х-клиент
Х-клиент
Х-клиент
В операционной системе UNIX разделение ресурсов компьютерной системы
поддерживается протоколами прикладного уровня NFS и X Window. Графическая
система X Window позволяет программам, выполняющимся на одних машинах,
осуществлять графический вывод на экраны других машин.
Шевченко А. В.
Информатика. Тема 7. Передача информации
52

53.

Графическая система X Window
Х-клиент
Х-клиент
Х-клиент
Xlib
Xlib
Xlib
X-протокол
Сеть TCP-IP
Х-сервер
Драйверы
X Window – оконная система, обеспечивающая стандартные инструменты и
протоколы для построения графического интерфейса пользователя, используемая
в UNIX-подобных ОС. X Window обеспечивает рисование и перемещение окон на
экране и взаимодействие с устройствами ввода, такими как мышь и клавиатура.
Предусмотрена сетевая прозрачность: клиент и сервер могуг находиться как на
одной машине, так и на разных.
Шевченко А. В.
Информатика. Тема 7. Передача информации
53

54.

Облачные технологии
Глобальная сеть TCP-IP
HTTP-протокол
Персональный
компьютер
Серверы приложений и данных
Веббраузер
Облачные технологии (англ. Cloud Computing) основаны на модели клиент-сервер
и предусматривают хранение и обработку данных серверами, находящимися в
узлах глобальной сети. Функции клиента сводятся к отображению данных, для
этого применяются обычные веб-браузеры.
Шевченко А. В.
Информатика. Тема 7. Передача информации
54

55.

Веб-технологии
Сеть IP
HTTP-протокол
Персональный
компьютер
Вебклиент
URL-запросы
HTML-страницы
Вебсервер
Вебконтент
Сервер
ВебВебВебприложения
приложения
приложения
Веб-технологии строятся на взаимодействии через HTTP-протокол веб-клиентов
(браузеров) и веб-серверов, находящихся в различных узлах глобальной сети.
Клиенты запрашивают ресурсы (URL-запросы) и получают в ответ HTML-страницы,
которые интерпретируются браузером и отображаются на экране.
Шевченко А. В.
Информатика. Тема 7. Передача информации
55

56.

Гипертекст
Гипертекст – текстовый документ, включающий гиперссылки – ссылки на другие
текстовые документы. При отображении гипертекстового документа специальной
программой-браузером ссылки выделяются (подчёркиванием, цветом, курсором)
и при нажатии на них осуществляется переход к соответствующим документам.
Шевченко А. В.
Информатика. Тема 7. Передача информации
56

57.

Гиперссылка
Протокол
://
Хост:порт
/
Путь
?
http
файл
https
программа
ftp
file
Параметры
#
Якорь
имя=значение&
имя=значение&
имя=значение&
имя/IP-адрес:IP-порт
…
Примеры:
https://ru.wikipedia.org/wiki/URL
https://mail.etu.ru/owa/auth/logon.aspx?replaceCurrent=1
https://lk.etu.ru/assets/files/politika-v-otnoshenii-personalnyh-dannyh.pdf
https://www.dfsa.swiss/cgi-bin/webdev.exe?query=problem&session=32&auth=646080&id=105
Гиперссылка связывает элемент текстового документа (слово, группа слов, фраза,
картинка) с унифицированным локатором ресурса - URL. В общем виде URL имеет
формат:
протокол://логин:пароль@хост:порт/путь?параметры#якорь
Шевченко А. В.
Информатика. Тема 7. Передача информации
57

58.

Язык разметки гипертекста HTML
<!DOCTYPE html>
<html lang="ru">
<head>
<meta charset="WIN-1251">
<title>HTML Document</title>
</head>
<body>
<img src="logo.bmp">
<p>
Ссылка на сайт <a href=
"http://www.eltech.ru">ЛЭТИ</a>.
</p>
</body>
</html>
HTML (англ. Hyper Text Markup Language) – стандартизированный язык
гипертекстовой разметки документов для просмотра веб-страниц в браузере.
HTML предоставляет средства для создания заголовков, абзацев, списков, ссылок,
изображений и других элементов. Элементы HTML выделяются тегами,
записанными с использованием угловых скобок. Браузеры не отображают HTMLтеги, но используют их для интерпретации содержимого страницы.
Шевченко А. В.
Информатика. Тема 7. Передача информации
58

59.

Каскадные листы стилей CSS
CSS (англ. Cascading Style Sheets) – язык описания внешнего вида веб-страницы,
написанногоq с использованием языка разметки HTML. CSS используется для
задания цветов, шрифтов, стилей, расположения отдельных блоков и других
аспектов представления внешнего вида веб-страниц. Основной целью разработки
CSS является отделение описания логической структуры веб-страницы от описания
её внешнего вида.
Шевченко А. В.
Информатика. Тема 7. Передача информации
59

60.

Язык программирования на веб-странице JavaScript
JavaScript – мультипарадигменный язык программирования. JavaScript обычно
используется как встраиваемый язык для программного доступа к объектам
приложений. Наиболее широкое применение находит в браузерах как язык
сценариев для придания интерактивности веб-страницам.
Шевченко А. В.
Информатика. Тема 7. Передача информации
60

61.

Браузеры
История появления браузеров
1990
WorldWideWeb -> Nexus (Тим Бернес Ли)
1993
NCSA Mosaic
1994
Netscape Navigator
1995
Internet Explorer (Microsoft)
1995
Opera
2002
Mozilla Firefox
2003
Safari (Apple)
2008
Chrome (Google)
2015
Edge (Microsoft)
Доля рынка браузеров на июнь 2024
(по данным StatCounter)
Браузер
Доля рынка
Браузер – прикладное программное обеспечение для просмотра веб-страниц. В
глобальной сети браузеры используют для запроса, обработки, манипулирования и
отображения содержания веб-сайтов. Многие браузеры могут использоваться для
непосредственного просмотра содержания файлов графических форматов (GIF, JPEG,
PNG, SVG), аудио- и видеоформатов (MP3, MPEG), текстовых форматов (PDF, DjVu) и
других. Большинство современных браузеров придерживается международных
стандартов и рекомендаций W3C в области обработки и отображения данных.
Шевченко А. В.
Информатика. Тема 7. Передача информации
61

62.

Поисковые системы
Поисковая система – алгоритмы и программы, предоставляющая пользователю
быстрый доступ к информации при помощи поиска в обширной коллекции
доступных данных. Одно из наиболее известных применений поисковых систем –
веб-сервисы для поиска информации во Всемирной паутине. Основные
составляющие поисковой системы: поисковый робот, индексатор, поисковик.
Поисковый робот собирает контент, индексатор генерирует доступный для поиска
индекс, поисковик обеспечивает функциональность для поиска индексируемых
данных. Цикл индексации выполняется регулярно.
Шевченко А. В.
Информатика. Тема 7. Передача информации
62

63.

Работа поисковых систем
Шевченко А. В.
Информатика. Тема 7. Передача информации
63

64.

Рейтинг поисковых систем (декабрь 2024)
Google
bing
Yandex
Yahoo!
Baidu
Остальные
Шевченко А. В.
Информатика. Тема 7. Передача информации
89.7%
4.0%
2.6%
1.3%
0.8%
1.6%
64