1 5 1 http://books.altspu.ru/files/original/111/129/_[650].png 9054cadda510f256942e1d706d8fc36e http://books.altspu.ru/files/original/111/129/moskalenko[mini].pdf 2ceb0fca6cef7ef1e0e0a5e8760ac6e5 PDF Text Text Содержание �Содержание Об издании Основной титульный экран Дополнительный титульный экран непериодического издания – 1 Дополнительный титульный экран непериодического издания – 2 �Содержание МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Алтайский государственный педагогический университет» (ФГБОУ ВО «АлтГПУ») Р.Ю. Ракитин, Е.В. Москаленко Компьютерные сети Учебное пособие Барнаул ФГБОУ ВО « АлтГПУ» 2019 Об издании - 1, 2, 3. ISBN 978-5-88210-942-3 �Содержание УДК 004.71(075) ББК 32.971.35я73 Р191 Ракитин, Р.Ю. Компьютерные сети [Электронный ресурс] : учебное пособие / Р.Ю. Ракитин, Е.В. Москаленко. – Барнаул : АлтГПУ, 2019. – Систем. требования: PC не ниже класса Intel Celeron 2 ГГц ; 512 Мb RAM ; Windows XP/Vista/7/8/10 ; Adobe Acrobat Reader ; SVGA монитор с разрешением 1024х768 ; мышь. ISBN 978-5-.88210-942-3 Рецензенты: Полетаев Г.М., доктор физико-математических наук, заведующий кафедрой высшей математики и математического моделирования Алтайского государственного технического университета им. И.И. Ползунова; Аксенов М.С., кандидат физико-математических наук, доцент кафедры теоретических основ информатики Алтайского государственного педагогического университета Учебное пособие содержит теоретический материал по основам организации, принципам построения и функционирования современных компьютерных сетей, а также практические руководства по разработке web-сайтов и моделированию компьютерных сетей. Учебное пособие предназначено для студентов и преподавателей высших и среднеспециальных учебных заведений при изучении темы «Компьютерные сети». Рекомендовано к изданию редакционно-издательским советом АлтГПУ 30.05.2019 г. Текстовое (символьное) электронное издание. Системные требования: PC не ниже класса Intel Celeron 2 ГГц ; 512 Мb RAM ; Windows XP/Vista/7/8/10 ; Adobe Acrobat Reader ; SVGA монитор с разрешением 1024х768 ; мышь. Об издании - 1, 2, 3. �Содержание Электронное издание создано при использовании программного обеспечения Sunrav BookOffice. Объём издания - 32 500 КБ. Дата подписания к использованию: 09.09.2019 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Алтайский государственный педагогический университет» (ФГБОУ ВО «АлтГПУ») ул. Молодежная, 55, г. Барнаул, 656031 Тел. (385-2) 36-82-71, факс (385-2) 24-18-72 е-mail: rector@altspu.ru, http://www.altspu.ru Об издании - 1, 2, 3. �Содержание Содержание Введение Глава 1. Введение в компьютерные сети 1.1. Вычислительная и телекоммуникационная технологии 1.2. Мультипрограммирование 1.3. Многотерминальные системы – прообраз сети 1.4. Первые компьютерные сети. Появление глобальных сетей 1.5. Первые локальные сети 1.6. Создание стандартных технологий локальных сетей 1.7. Конвергенция локальных и глобальных сетей 1.8. Современные тенденции Контрольные вопросы к главе 1 Глава 2. Общие принципы построения сетей 2.1. Классификация компьютерных сетей 2.2. Взаимодействие компьютеров в сети 2.3. Средства телекоммуникации 2.4. Базовые сетевые топологии 2.5. Доступ к среде передачи 2.6. Принципы разделения среды 2.7. Физическая структуризация локальной сети 2.8. Логическая структуризация сети на разделяемой среде Контрольные вопросы к главе 2 Глава 3. Архитектура и стандартизация сетей 3.1. Протокол и стек протоколов 3.2. Службы и протоколы 3.3. Источники стандартов 3.4. Эталонная модель OSI 3.5. Эталонная модель TCP/IP Контрольные вопросы к главе 3 Глава 4. Технологии физического уровня 4.1. Линии связи 4.2. Типы кабелей 4.3. Коммуникационное оборудование вычислительных сетей Контрольные вопросы к главе 4 Глава 5. Беспроводная передача данных и беспроводные технологии 5.1. Беспроводная линия связи 5.2. Беспроводные системы �Содержание 5.2.1. Двухточечная связь 5.2.2. Связь одного источника и нескольких приемников 5.3. Спутниковые системы 5.3.1. Геостационарный спутник 5.3.2. Средневысотные спутники 5.3.3. Низкоорбитальные спутники 5.4. Технология Bluetooth 5.5. Технология Wi-Fi 5.5.1. Принцип работы Wi-Fi 5.5.2. Основные стандарты Wi-Fi 5.5.3. Преимущества и недостатки Wi-Fi 5.5.4. Юридический статус Wi-Fi Контрольные вопросы к главе 5 Глава 6. Мобильные системы 6.1. Мобильная связь 6.2. Поколения связи 6.2.1. Поколение 1G 6.2.2. Поколение 2G 6.2.3. Поколение 2.5G 6.2.4. Поколение 3G 6.2.5. Поколение 3.5G 6.2.6. Поколение 4G. LTE 6.2.7. Поколение 5G Контрольные вопросы к главе 6 Глава 7. Коммутация каналов и пакетов 7.1. Коммутация каналов 7.1.1. Элементарный канал 7.1.2. Составной канал 7.1.3. Неэффективность при передаче пульсирующего трафика 7.2. Коммутация пакетов 7.2.1. Буферизация пакетов 7.2.2. Дейтаграммная передача 7.2.3. Передача с установлением логического соединения 7.2.4. Передача с установлением виртуального канала 7.3. Сравнение сетей с коммутацией каналов и пакетов Контрольные вопросы к главе 7 Глава 8. Протокол межсетевого взаимодействия 8.1. Назначение, функции и особенности протокола IP �Содержание 8.2. Протокол IPv4 8.3. Протокол IPv6 Контрольные вопросы к главе 8 Глава 9. Адресация в сетях на примере стека протоколов TCP/IP 9.1. Стек протоколов TCP/IP 9.2. Типы адресов стека TCP/IP 9.2.1. Локальные адреса 9.2.2. Сетевые IP-адреса 9.2.3. Доменные имена 9.3. Формат IP-адреса 9.4. Классы IP-адресов 9.5. Использование масок при IP-адресации 9.6. Отображение IP-адресов на локальные адреса 9.7. Протокол DHCP 9.7.1. Режимы DHCP 9.7.2. Алгоритм динамического назначения адресов Контрольные вопросы к главе 9 Глава 10. Проектирование локальных сетей в программе логического моделирования телекоммуникационной сети NetEmul Лабораторная работа № 1. Программа логического моделирования телекоммуникационной сети «NetEmul» Лабораторная работа № 2. Соединение ЭВМ в сеть Лабораторная работа № 3. Использование маршрутизаторов. Статическая маршрутизация Лабораторная работа № 4. Разрешение адресов по протоколу ARP. APR-спуфинг Лабораторная работа № 5. Динамическая маршрутизация по протоколу RIP. Получение сетевых настроек по DHCP Глава 11. Система управления контентом Joomla Лабораторная работа № 1. Первоначальные настройки и установка шаблона сайта Лабораторная работа № 2. Добавление категорий и удаление демонстрационного контента Лабораторная работа № 3. Добавление материалов и создание меню Лабораторная работа № 4. Создание пунктов меню и установка баннера Лабораторная работа № 5. Модули и расширения в Joomla Лабораторная работа № 6. Плагины в Joomla Лабораторная работа № 7. Компоненты в Joomla Контрольные вопросы к главе 11 Список использованной литературы �Содержание Введение В настоящее время компьютерные сети – это одна из самых главных и быстроразвивающихся технологий. Сегодня в мире существует более 130 миллионов персональных компьютеров и более 80 % из них объединены в различные информационно-вычислительные сети разного масштаба. Основная цель проектирования компьютерных сетей заключается в предоставлении возможности территориально разобщенным пользователям обмениваться информацией между собой, а также использовать одно и то же программное обеспечение, общие информационные, вычислительные и аппаратные ресурсы. Компьютерные сети являются логическим результатом эволюции компьютерных и телекоммуникационных технологий [9, с. 37]. На данном этапе развития сетевых технологий существует потребность активного использования компьютерных сетей как основы информационного обеспечения. Уже сейчас компьютерные сети представляют собой одно из основных средств коммуникации всего человечества, а глобальная сеть Интернет стала частью культуры и необходимой потребностью в повседневной жизни людей в большинстве стран нашей планеты [44]. В настоящий момент сеть Интернет расширяет круг своих функций, ввиду того, что происходит тесная интеграция Интернета с мобильными и беспроводными технологиями [4, с. 21]. Компьютерные сети появились в конце 60-х годов XX века и унаследовали много полезных свойств от своих предшественников телефонных сетей – более старых и распространенных телекоммуникационных сетей. В то же время компьютерные сети привнесли в телекоммуникационный мир нечто совершенно новое – неисчерпаемые запасы информации, созданные цивилизацией за несколько тысячелетий своего существования и продолжающие пополняться с растущей скоростью в наши дни. Результатом влияния компьютерных сетей на остальные типы телекоммуникационных сетей стал процесс их конвергенции. Этот процесс начался достаточно давно, одним из первых признаков конвергенции стала передача голоса в цифровой форме посредством телефонных сетей. Компьютерные сети активно развиваются, разрабатывая новые сервисы, которые ранее были прерогативой телекоммуникационных сетей – телефонных, радио и телевизионных сетей – сервисы IP-телефонии, радио- и видеовещания и ряд других. В настоящий момент, процесс конвергенции продолжается, и о том, каким будет его конечный результат, с уверенностью говорить пока рано. �Содержание Глава 1. Введение в компьютерные сети 1.1. Вычислительная и телекоммуникационная технологии 1.2. Мультипрограммирование 1.3. Многотерминальные системы – прообраз сети 1.4. Первые компьютерные сети. Появление глобальных сетей 1.5. Первые локальные сети 1.6. Создание стандартных технологий локальных сетей 1.7. Конвергенция локальных и глобальных сетей 1.8. Современные тенденции Контрольные вопросы к главе 1 �Содержание 1.1. Вычислительная и телекоммуникационная технологии Компьютерные сети – это не единственный вид сетей, созданный человеческой цивилизацией. В качестве примера наиболее древних сетей можно привести водопроводы Древнего Рима, покрывающие большие территории и обслуживающие многочисленных клиентов. Другой пример – электрические сети. В электрических сетях можно найти аналоги компонентов любой территориальной компьютерной сети: источникам информационных ресурсов соответствуют электростанции, магистралям – высоковольтные линии электропередач, сетям доступа – трансформаторные подстанции, клиентским терминалам – осветительные и бытовые электроприборы. «Компьютерные сети, называемые также сетями передачи данных, являются логическим результатом эволюции двух важнейших научно-технических отраслей современной цивилизации – компьютерных и телекоммуникационных технологий» [8]. С одной стороны, сети представляют собой частный случай распределенных вычислительных систем, в которых группа компьютеров согласованно выполняет набор взаимосвязанных задач, обмениваясь данными в автоматическом режиме. С другой стороны, компьютерные сети могут рассматриваться как средство передачи информации на большие расстояния, для чего в них применяются методы кодирования и мультиплексирования данных, получившие развитие в различных телекоммуникационных системах (рис. 1.1). Рис. 1.1. Эволюция компьютерных сетей на стыке вычислительной техники и телекоммуникационных технологий �Содержание 1.2. Мультипрограммирование В условиях резко возросших возможностей компьютера, связанных с обработкой и хранением данных, выполнение только одной программы в каждый момент времени оказалось крайне неэффективным. Начались разработки в области мультипрограммирования. Мультипрограммирование – способ организации вычислительного процесса, при котором в памяти компьютера находится одновременно несколько программ, попеременно выполняющихся на одном процессоре. Мультипрограммирование было реализовано в двух вариантах: • пакетная обработка; • разделение времени. Системы пакетной обработки предназначались для решения задач в основном вычислительного характера, не требующих быстрого получения результатов. В этот период максимальная пропускная способность (или, другими словами, решение максимального числа задач в единицу времени) была основной целью и критерием эффективности систем пакетной обработки [71]. Системы пакетной обработки, как правило, строились на базе мэйнфрейма – мощного и надежного компьютера универсального назначения. Пользователи подготавливали перфокарты, содержащие данные и команды программ, после чего передавали их в вычислительный центр (рис. 1.2). Рис. 1.2. Централизованная система на базе мэйнфрейма Операторы вводили эти карты в компьютер, а распечатанные результаты пользователи получали обычно только на следующий день. Таким образом, одна неверно набитая карта означала как минимум суточную задержку. Безусловно, интерактивный режим работы, при котором с терминала имеется возможность оперативно руководить �Содержание процессом обработки данных, был бы более удобней для конечного пользователя. Однако на первых этапах развития вычислительных систем приоритет отдавался эффективности работы самого дорогого устройства вычислительной машины – процессора. В системах разделения времени пользователям (или одному пользователю) предоставляется возможность интерактивной работы сразу с несколькими приложениями. Для этого каждое приложение должно регулярно взаимодействовать с пользователем. Очевидно, что в пакетных системах возможности диалога пользователя с приложением ограничены. В системах разделения времени эта проблема решается за счет того, что операционная система принудительно периодически приостанавливает приложения, не дожидаясь, когда они сами освободят процессор. Всем приложениям попеременно выделяется квант процессорного времени, таким образом, пользователи, запустившие программы на выполнение, получают возможность поддерживать с ними диалог. Системы разделения времени были созданы с целью исправить основной недостаток систем пакетной обработки – изоляцию пользователя-программиста от процесса выполнения задач. Каждому пользователю в этом случае предоставляется терминал, с которого он может вести диалог со своей программой. Так как в системах разделения времени каждой задаче выделяется только квант процессорного времени, ни одна задача не занимает процессор надолго, и время ответа оказывается приемлемым. Если квант небольшой, то у всех пользователей, одновременно работающих на одной и той же машине, складывается впечатление, что каждый из них использует машину единолично. Очевидно, что системы разделения времени обладают меньшей пропускной способностью, чем системы пакетной обработки, так как на выполнение принимается каждая запущенная пользователем задача, вне зависимости от того, «предпочтительна» ли она системе или нет. Кроме того, производительность системы снижается из-за дополнительного расходования вычислительной мощности на более частое переключение процессора с задачи на задачу. Это вполне соответствует тому, что критерием эффективности систем разделения времени является удобство и эффективность работы пользователя, а не максимальная пропускная способность. Вместе с тем, мультипрограммное выполнение интерактивных приложений повышает и пропускную способность компьютера (пусть и не в такой степени, как пакетные системы). Аппаратура загружается быстрее, поскольку пока одно приложение ожидает сообщения пользователя, другие приложения могут обрабатываться процессором [71]. �Содержание 1.3. Многотерминальные системы – прообраз сети По мере того, как стоимость процессоров стала снижаться, в начале 60-х годов прошлого века появились новые способы организации вычислительного процесса, которые позволили учесть интересы пользователей. Начали развиваться интерактивные многотерминальные системы разделения времени (рис. 1.3). В таких системах каждый пользователь получал собственный терминал, с помощью которого он мог вести диалог с компьютером. Количество одновременно работающих с компьютером пользователей зависело от его мощности так, чтобы время реакции вычислительной системы было достаточно мало, и пользователю была не заметна параллельная работа с компьютером других пользователей. Рис. 1.3. Многотерминальная система – прообраз вычислительной сети Терминалы, выйдя за пределы вычислительного центра, рассредоточились по всему предприятию. И хотя вычислительная мощность оставалась полностью централизованной, некоторые функции – такие как ввод и вывод данных – стали распределенными. Подобные многотерминальные централизованные системы внешне уже были очень похожи на локальные вычислительные сети. Многотерминальные системы, работающие в режиме разделения времени, стали первым шагом на пути создания локальных вычислительных сетей. Однако до появления локальных сетей нужно было пройти еще большой путь, так как многотерминальные системы, хотя и имели внешние черты распределенных систем, все еще поддерживали централизованную обработку данных. В этот период был �Содержание справедлив так называемый закон Гроша, который эмпирически отражал уровень технологии того времени. В соответствии с этим законом производительность компьютера была пропорциональна квадрату его стоимости, отсюда следовало, что за одну и ту же сумму было выгоднее купить одну мощную машину, чем две менее мощных – их суммарная мощность оказывалась намного ниже мощности дорогой машины. �Содержание 1.4. Первые компьютерные сети. Появление глобальных сетей «Глобальные сети (Wide Area Networks, WAN) – это сети, объединяющие территориально рассредоточенные компьютеры, возможно находящиеся в различных городах и странах» [8]. Данный вид компьютерных сетей появились первыми, так как возникла потребность в соединении узлов, находящихся на удаленном расстоянии друг от друга. Началось все с решения более простой задачи – доступа к компьютеру с терминалов, удаленных от него на многие сотни и тысячи километров. Терминалы соединялись с компьютерами через телефонные сети с помощью модемов. Такие сети позволяли многочисленным пользователям получать удаленный доступ к разделяемым ресурсам нескольких мощных компьютеров класса суперЭВМ. Затем появились системы, в которых наряду с удаленными соединениями типа терминалкомпьютер были реализованы и удаленные связи типа компьютер-компьютер. Компьютеры получили возможность обмениваться данными в автоматическом режиме, что является базовым признаком любой вычислительной сети. На основе подобного механизма в первых сетях были реализованы службы обмена файлами, синхронизации баз данных, электронной почты и другие, ставшие теперь общепринятыми сетевыми службами. Именно при проектировании глобальных сетей впервые были предложены и отработаны многие основные принципы и идеи, лежащие в основе современных вычислительных сетей. Такие, например, как концепции коммутации и маршрутизации пакетов и многоуровневое построение коммуникационных протоколов. Глобальные компьютерные сети очень многое унаследовали от других, гораздо более старых и распространенных глобальных сетей – телефонных. Основное технологическое отличие глобальных сетей от телефонных – это отказ от принципа коммутации каналов. Вместо этого в глобальных сетях использовался принцип коммутации пакетов, что способствовало гораздо более производительной передаче компьютерного трафика. Это было связано с тем, что выделяемый на все время сеанса связи составной телефонный канал, передающий информацию с постоянной скоростью, не мог эффективно использоваться пульсирующим трафиком компьютерных данных, у которого периоды интенсивного обмена чередуются с продолжительными паузами. В сетях с коммутацией пакетов лежит принцип разбиения данных на порции – пакеты, которые самостоятельно перемещаются по сети благодаря наличию адреса конечного узла в заголовке пакета. Так как прокладка высококачественных линий связи на большие расстояния требует больших расходов, то в первых глобальных сетях часто использовались уже существующие каналы связи, изначально предназначенные совсем для других целей. Основные недостатки таких каналов: • низкая скорость передачи данных; • значительные искажения в передаваемых сигналах. �Содержание Примером таких сетей являются сети Х.25, разработанные еще в начале 70-х годов прошлого века, когда низкоскоростные аналоговые каналы, арендуемые у телефонных компаний, были преобладающим типом каналов, соединяющих компьютеры и коммутаторы глобальной вычислительной сети. В 1969 году министерство обороны США инициировало работы по объединению в единую сеть суперкомпьютеров оборонных и научно-исследовательских центров. Эта сеть, получившая название ARPAnet, положила начало для создания первой глобальной сети – Интернет. Сеть ARPAnet объединяла компьютеры разных типов, работавшие под управлением различных операционных систем с дополнительными модулями, реализующими коммуникационные протоколы, общие для всех компьютеров сети. Операционные системы этих компьютеров можно считать первыми сетевыми операционными системами. Прогресс глобальных компьютерных сетей тесно связан с прогрессом телефонных сетей. С конца 60-х годов прошлого века в телефонных сетях все чаще стала применяться передача голоса в цифровой форме. Это привело к появлению высокоскоростных цифровых каналов, соединяющих автоматические телефонные станции (АТС) и позволяющих одновременно передавать десятки и сотни разговоров. Была разработана специальная технология для создания первичных, или опорных, сетей. Такие сети не предоставляют услуг конечным пользователям, они являются базой или основой, на которой строятся скоростные цифровые каналы «точка– точка», соединяющие оборудование других, так называемых наложенных сетей, которые уже работают на конечного пользователя. Сначала технология первичных сетей была исключительно внутренней технологией телефонных компаний. Однако со временем эти компании стали сдавать часть своих цифровых каналов, образованных в первичных сетях, в аренду предприятиям, которые использовали их для создания собственных телефонных и глобальных компьютерных сетей. Появившаяся в конце 80-х годов прошлого века технология синхронной цифровой иерархии (Synchronous Digital Hierarchy, SDH) расширила диапазон скоростей цифровых каналов до 10 Гбит/c, а технология спектрального мультиплексирования DWDM (Dense Wave Division Multiplexing) – до сотен гигабит и даже нескольких терабит в секунду [71]. Несмотря на то, что локальные сети появились значительно позже, на сегодняшний день глобальные сети нисколько не уступают им по разнообразию и качеству предоставляемых услуг. �Содержание 1.5. Первые локальные сети В начале 70-х годов XX века произошло значимое событие, которое повлияло на дальнейшее развитие компьютерных сетей, вследствии технологического прогресса в области производства компьютерной техники появились большие интегральные схемы (БИС). Их сравнительно невысокая стоимость и широкие функциональные возможности в дальнейшем привели к созданию мини-компьютеров, которые начинали постепенно вытеснять мэйнфреймы. Ввиду этого, эмпирический закон Гроша уже не соответствовал реальности, так как десяток мини-компьютеров, стоимость которых была равна стоимости мэйнфрейма, решали некоторые задачи за гораздо меньшее время. Приобрести компьютеры теперь могли даже небольшие подразделения и отделы предприятий. Мини-компьютеры решали многие задачи, например: управления технологическим оборудованием, складом и другие задачи соответствующего отдела предприятия. И хотя все компьютеры в пределах одного предприятия продолжали работать автономно, однако появившимся новшеством было создание концепции распределения компьютерных ресурсов по всему предприятию (рис. 1.4). Рис. 1.4. Автономное использование нескольких мини-компьютеров на одном предприятии Постепенно потребности пользователей вычислительной техники росли, вследствии чего возможностей изолированной работы на одном компьютере стало недостаточно, пользователям необходимо было в автоматическом режиме обмениваться компьютерными данными с другими пользователями. Это привело к появлению первых локальных вычислительных сетей (рис. 1.5). �Содержание Рис. 1.5. Различные типы связей в первых локальных сетях «Локальные сети (Local Area Network) – это объединения компьютеров, сосредоточенных на небольшой территории, обычно в радиусе не более 1–2 км, хотя в отдельных случаях локальная сеть может иметь и более протяженные размеры, например, несколько десятков километров» [8]. В общем случае локальная сеть представляет собой коммуникационную систему, принадлежащую одному предприятию. �Содержание 1.6. Создание стандартных технологий локальных сетей Изначально для соединения компьютеров нестандартные сетевые технологии. друг с другом использовались «Сетевая технология – это согласованный набор программных и аппаратных средств (например, драйверов, сетевых адаптеров, кабелей и разъемов) и механизмов передачи данных по линиям связи, достаточный для построения вычислительной сети» [8]. Разнообразные устройства сопряжения, использующие собственные способы представления данных на линиях связи, свои типы кабелей и т. п., могли соединять только те конкретные модели компьютеров, для которых были разработаны, например, мини-компьютеры PDP-11 с мэйнфреймом IBM 360 или мини-компьютеры HP с микрокомпьютерами LSI-11. Однако в середине 80-х годов XX века в проектировании локальных сетей произошли изменения. Утвердились стандартные технологии объединения компьютеров в сеть – Ethernet, ArcNet, Token Ring, Noken Bus, позднее – FDDI. Персональные компьютеры во многом способствовали появлению стандартных технологий. Персональные компьютеры стали наиболее подходящими элементами для построения сетей – это обусловлено тем, что, вопервых, они были достаточно мощными, чтобы обеспечивать работу сетевого программного обеспечения, а во-вторых, – явно нуждались в объединении своей вычислительной мощности для решения сложных задач и разделения периферийных устройств и дисковых массивов. В связи с этим персональные компьютеры начали преобладать в локальных сетях, причем не только в качестве клиентских компьютеров, но и в качестве сетевых серверов – центров хранения и обработки данных, вытеснив мэйнфреймы и мини-компьютеры. В основе построения всех стандартных технологий локальных сетей лежал принцип коммутации пакетов, так как ранее этот принцип эффективно применялся при передаче трафика данных в глобальных компьютерных сетях. Стандартные сетевые технологии значительно упрощали процесс конфигурации локальных сетей. Теперь для создания сети достаточно было приобрести стандартный кабель, сетевые адаптеры соответствующего стандарта, например Ethernet, вставить адаптеры в компьютеры, присоединить их к кабелю стандартными разъемами и установить на компьютеры одну из популярных сетевых операционных систем, например Novell NetWare. С появлением локальных сетей в организации работы пользователей появился ряд новшеств, например: • получать доступ к общим сетевым ресурсам теперь стало значительно проще, чем в глобальных сетях; • в локальной сети пользователь освобождается от запоминания сложных �Содержание идентификаторов разделяемых ресурсов; вместо этого система предоставляет ему список ресурсов в удобной для восприятия форме, например в виде древовидной иерархической структуры; • после соединения с удаленным ресурсом пользователь получает возможность обращаться к нему с помощью тех же команд, что и для работы с локальными ресурсами. Появление всех вышеперечисленных возможностей связано с использованием в локальных сетях качественных кабельных линий связи, на которых даже сетевые адаптеры первого поколения обеспечивали скорость передачи данных до 10 Мбит/с. При небольшой протяженности, характерной для локальных сетей, стоимость таких линий связи была вполне приемлемой. Поэтому экономное расходование пропускной способности каналов, одна из основных задач технологий первых глобальных сетей, никогда не выходило на первый план при разработке протоколов локальных сетей. В таких условиях основным механизмом прозрачного доступа к ресурсам локальных сетей стали периодические широковещательные объявления серверов о своих ресурсах и услугах. На основании таких объявлений клиентские компьютеры составляли списки имеющихся в сети ресурсов и предоставляли их пользователю. Безусловно, скорость передачи данных в глобальных сетях не могла сравниться со скоростью передачи данных в локальных сетях. Это во многом связано с тем, что при передаче данных в глобальных сетях приходилось пользоваться теми каналами связи, которые были в наличии, ведь для того, чтобы проложить новых кабельные системы для вычислительных сетей протяженностью в десятки и тысячи километров, требовались большие затраты. Скорости передачи данных в глобальных сетях достигали в среднем около 1 200 бит/с, это связано с тем, что в них использовались преимущественно телефонные каналы связи, плохо приспособленные для высокоскоростной передачи дискретных данных [88]. В конце 90-х годов XX века лидирующие позиции среди технологий локальных сетей заняло семейство Ethernet и Gigabit Ethernet 1 000 Мбит/с. Простые алгоритмы работы обусловили низкую стоимость оборудования Ethernet. Широкий диапазон иерархии скоростей позволяет рационально строить локальную сеть, выбирая ту технологию семейства, которая в наибольшей степени отвечает задачам организации и потребностям пользователей. Кроме того, все технологии Ethernet очень близки друг к другу по принципам работы, что упрощает обслуживание и интеграцию этих сетей. �Содержание 1.7. Конвергенция локальных и глобальных сетей В конце 80-х годов XX века различие между локальными и глобальными сетями было колоссальным, они отличались по многим факторам, например: • протяженность и качество линий связи. Основным отличием локальных сетей от глобальных компьютерных сетей является сравнительно небольшое расстояние между узлами сети, что позволяет использовать в локальных сетях более качественные линии связи; • сложность методов передачи данных. В отличие от локальных, в глобальных сетях требуются более сложные методы передачи данных и соотвествующее оборудование, ввиду низкой степени надежности физических каналов; • скорости передачи данных. На тот момент времени скорость обмена данными в локальных компьютерных сетях достигала 10, 16 и 100 Мбит/с, а в глобальных сетях значительно меньше – от 2,4 Кбит/с до 2 Мбит/с; • разнообразие предоставляемых услуг. Благодаря высоким скоростям передачи данных локальные сети получили возможность предоставлять разнообразные услуги, например такие, как: разнообразные механизмы использования файлов, хранящихся на дисках других узлов компьютерной сети; совместное использование принтеров, модемов, факсов, доступ к единой базе данных; электронная почта и т. д. В свою очередь, глобальные сети предоставляли в основном только файловые и почтовые услуги в их самом простейшем виде. С течением времени отличия между локальными и глобальными компьютерными сетями становились незначительными. Теперь глобальные сети стали использовать в качестве связующей среды в процессе объединения изолированных ранее локальных сетей. Тесная интеграция локальных и глобальных сетей послужила взаимопроникновению соответствующих технологий. Сближение в методах передачи данных происходит на основе цифровых методов по волоконно-оптическим линиям связи без дополнительного преобразования сигнала (модуляции) как в локальных, так и в глобальных сетях. Новый стандарт Ethernet 10G, позволяющий передавать данные со скоростью 10 Гбит/с, предназначен для магистралей как глобальных, так и крупных локальных сетей. Этот фактор обусловливает значительное повышение скорости обмена, и как следствие – создание в глобальных сетях служб для работы с большими объемами мультимедийной информации в режиме online. Например, интерактивные возможности службы WorldWideWeb превзошли возможности многих схожих по функционалу служб локальных сетей. Процесс копирования служб и технологий из глобальной сети Интернет в локальные сети (включая использование IP-протокола) стал настолько широкомасштабным, что появился специальный термин – intranet технологии. В последнее время в локальных сетях методам обеспечения защиты информации от несанкционированного доступа уделяется нисколько не меньше внимания, чем в глобальных. В основу защиты локальных сетей положены методы шифрования данных, аутентификации и авторизации пользователей. �Содержание Процессу конвергенции сетей также способствовало создание сетей масштаба большого города, занимающих промежуточное положение между локальными и глобальными сетями. Городские сети, или сети мегаполисов (MetropolitanAreaNetworks, MAN), предназначены для обслуживания территории крупного города. Эти сети используют цифровые линии связи, часто волоконно-оптические со скоростями на магистрали от 155 Мбит/с и выше. Сети MAN предоставляют возможность выхода в глобальные сети и обеспечивают экономичное соединение локальных сетей между собой. Современные сети типа MAN отличаются широким спектром предоставляемых услуг и дают возможность своим клиентам объединять коммуникационное оборудование различного типа. В последнее время наблюдается также тенденция процесса конвергенции телекоммуникационных и компьютерных сетей, это обусловлено процессом развития и совершенствования методов, а также технических средств передачи различных видов информации. Кроме того, ведутся работы по созданию мультисервисной сети, то есть сети, способной передавать не только изображение и звук, но и компьютерные данные. Конвергенция телекоммуникационных и компьютерных сетей проходит по различным направлениям. Первая попытка создания мультисервисной сети – сети, способной оказывать разнообразные услуги, в том числе услуги телефонии и передачи данных, привела к появлению технологии цифровых сетей с интегральными услугами – ISDN (IntegratedServicesDigitalNetwork). Однако в настоящее время сеть ISDN используется преимущественно как цифровая телефонная сеть, так как она не отвечает требованиям, предъявляемым к современным компьютерным сетям ввиду скорости передачи в ней около 2 Мбит/с. Это обусловлено тем, что при ее разработке за основу был взят уровень требований по передаче данных, соответствующий глобальным сетям в 80-е гг. XX века. Вследствие масштабного массового распространения глобальной сети Интернет ведутся работы по ее преобразованию в глобальную мультисервисную сеть – NextGenerationNetwork (NGN) или NewPublicNetwork (NPN). В результате созданная таким образом сеть будет с одинаковым уровнем качества поддерживать такие услуги, как: WWW, телефония, мультимедийная почта, передача аудио- и видеоновостей и т. д. Уже сегодня в мире широко используется IP-телефония, где за счет представления голоса в цифровой форме происходит передача телефонного и компьютерного трафиков по одним и тем же цифровым каналам. Другая же сеть – интеллектуальная (IntelligentNetwork, IN) представляет собой компьютерную сеть с серверами, на которых программируется логика услуг и может предоставлять дополнительные услуги телефонных сетей, например такие, как: конференц-связь, переадресация вызова, телеголосование. В настоящее время процесс технологической конвергенции телекоммуникационных и компьютерных сетей происходит на основе следующих методов: цифровой передачи информации различного типа; коммутации пакетов и программирования услуг. В компьютерных сетях все чаще применяются принципы, характерные для телефонных �Содержание сетей, такие как иерархическая структура построения, обеспечение отказоустойчивости. Компьютерные сети успешно используют транспортную инфраструктуру, созданную в рамках тех или иных телекоммуникационных сетей: распределительные сети кабельного телевидения (с помощью кабельных модемов); телефонные абонентские линии (с помощью оборудования xDSL); мобильную сотовую и спутниковую связь и др. Развитие телекоммуникационных и компьютерных сетей в идеале должно привести к такой ситуации, когда конечный пользователь не будет замечать, работает ли он в автономном режиме или получает информацию посредством мультисервисной сети. �Содержание 1.8. Современные тенденции На сегодняшний день компьютерные сети продолжают достаточно быстро развиваться. Отличия между локальными и глобальными сетями становятся несущественными вследствие появления высокоскоростных территориальных каналов связи, не уступающих по качеству кабельным системам локальных сетей. В глобальных сетях появляются службы доступа к ресурсам (сеть Интернет предоставляет такие возможности), ничем не отличающихся от служб локальных сетей. Претерпевают существенные изменения также и локальные сети. На смену пассивного кабеля, соединяющего узлы, появилось разнообразное коммуникационное оборудование – коммутаторы, мосты, концентраторы, маршрутизаторы, шлюзы. Вследствие внедрения подобного коммуникационного оборудования появилась возможность проектирования масштабных корпоративных сетей, насчитывающих тысячи узлов и имеющих сложную структуру. После того, как стал очевидным тот факт, что системы, состоящие из сотен серверов, обслуживать гораздо сложнее, чем несколько больших компьютеров, в корпоративные вычислительные системы в качестве полноправных сетевых узлов стали возвращаться мэйнфреймы, поддерживающие технологии Ethernet или Token Ring, а также стек протоколов TCP/IP, ставший благодаря сети Интернет сетевым стандартом. Стоит отметить новую тенденцию обработки в локальных и глобальных сетях такой информации, как голос, видеоизображения, рисунки. Это новшество обусловило внесение изменений в работу протоколов, коммуникационного оборудования и сетевых операционных систем. Сложность передачи данной мультимедийной информации по сети связана с ее чувствительностью к задержкам при передаче пакетов данных. По причине того, что служба передачи файлов или электронная почта создают малочувствительный к задержкам трафик и все элементы сетей разрабатывались в расчете на него, то в связи с появлением трафика реального времени возникли некоторые сложности. На сегодняшний день эти противоречия решаются различными способами, в том числе и с помощью специально рассчитанной на передачу различных типов трафика технологии АТМ. Но, несмотря на колоссальные усилия, предпринимаемые в этом направлении, оптимального решения проблемы пока не найдено. Чтобы добиться слияния технологий не только локальных и глобальных сетей, но и технологий любых информационных сетей – вычислительных, телефонных, телевизионных и т. п. – необходимо дальнейшее развитие научно-технического прогресса. И, несмотря на иллюзорность этой концепции, предпосылки для такого синтеза уже существуют. Причем считается, что основой для объединения послужит технология коммутации пакетов, применяемая сегодня в компьютерных сетях, а не технология коммутации каналов, используемая в телефонии [85]. �Содержание Хронологическую последовательность важнейших событий, ставших историческими вехами на пути появления первых компьютерных сетей, иллюстрирует табл. 1.1. Таблица 1.1 Хронология важнейших событий на пути появления первых компьютерных сетей Этап Время Первые глобальные связи компьютеров, первые эксперименты с пакетными Конец 1960-х гг. сетями Начало передач по телефонным сетям голоса в цифровой форме Конец 1960-х гг. Появление больших интегральных схем, первые мини-компьютеры. Первые Начало 1970-х гг. нестандартные локальные сети Создание сетевой архитектуры IBM SNA 1974 г. Стандартизация технологии Х.25 1974 г. Появление персональных компьютеров, создание Интернета в современном Начало 1980-х гг. виде, установка на всех узлах стека TCP/IP Появление стандартных технологий локальных сетей (Ethernet – 1980 г., Token Середина Ring – 1985 г., FDDI – 1985 г.) гг. 1980-х Начало коммерческого использования Интернета Конец 1980-х гг. Изобретение Web 1991 г. �Содержание Контрольные вопросы к главе 1 1. Какие свойства многотерминальной системы отличают ее от компьютерной сети? 2. Когда впервые были получены значимые практические результаты по объединению компьютеров с помощью глобальных связей? 3. Что такое ARPANET? 4. Какое из этих событий произошло позже других? • изобретение Web; • появление стандартных технологий LAN; • начало передачи голоса в цифровой форме по телефонным сетям. 5. Какое событие послужило стимулом к активизации работ по созданию LAN? 6. Когда была стандартизована технология Ethernet? Token Ring? FDDI? 7. По каким направлениям идет сближение компьютерных и телекоммуникационных сетей? 8. Поясните термины «мультисервисная сеть», «инфокоммуникационная сеть». 9. Почему сети WAN появились раньше, чем сети LAN? �Содержание Глава 2. Общие принципы построения сетей 2.1. Классификация компьютерных сетей 2.2. Взаимодействие компьютеров в сети 2.3. Средства телекоммуникации 2.4. Базовые сетевые топологии 2.5. Доступ к среде передачи 2.6. Принципы разделения среды 2.7. Физическая структуризация локальной сети 2.8. Логическая структуризация сети на разделяемой среде Контрольные вопросы к главе 2 �Содержание 2.1. Классификация компьютерных сетей В зависимости от основания классификации существует множество различных способов классификации компьютерных сетей. Рассмотрим некоторые из них. 1. В зависимости от расстояния между связываемыми узлами сети можно разделить на три основных класса: локальные, региональные и глобальные (рис. 2.1). Рис. 2.1. Классификация сетей по расстоянию между узлами «Локальная вычислительная сеть (ЛВС) – небольшая группа компьютеров, связанных друг с другом и расположенных обычно в пределах одного здания или организации» [8]. «Региональная сеть – сеть, соединяющая множество локальных сетей в рамках одного района, города или региона». «Глобальная сеть – сеть, объединяющая компьютеры разных городов, регионов и государств» [8]. Объединение глобальных, региональных и локальных вычислительных сетей позволяет создавать многоуровневые иерархии, которые предоставляют мощные средства для обработки огромных массивов данных и доступ к практически неограниченным информационным ресурсам. На рис. 2.2 приведена одна из возможных иерархий вычислительных сетей. Рис. 2.2. Пример объединения сетей �Содержание Локальные вычислительные сети могут входить в качестве компонентов в состав региональной сети; региональные сети – объединяться в составе глобальной сети; наконец, глобальные сети могут образовывать еще более крупные структуры. Самым большим объединением компьютерных сетей в масштабах планеты Земля является глобальная сеть Интернет. Примером связи локальных и глобальных сетей является виртуальная частная сеть (Virtual Private Network, VPN). Так называется сеть организации, получающаяся в результате объединения двух или нескольких территориально разделенных локальных вычислительных сетей с помощью общедоступных каналов глобальных сетей, например через сеть Интернет (рис. 2.3). Рис. 2.3. Виртуальная частная сеть – несколько локальных сетей предприятия, объединенных через Интернет 2. По типу среды передачи сети делятся на проводные и беспроводные (рис. 2.4). Рис. 2.4. Классификация сетей по типу среды передачи �Содержание 3. По скорости передачи информации сети можно разделить на низко-, средне- и высокоскоростные (рис. 2.5). Рис. 2.5. Классификация сетей по скорости передачи информации 4. Если за основание классификации взять распределение ролей между компьютерами, то компьютерные сети бывают одноранговые и клиент-серверные (рис. 2.6.) Рис. 2.6. Классификация сетей по распределению ролей между компьютерами «Одноранговая, децентрализованная или пиринговая (от англ. peer-to-peer, P2P – равный к равному) сеть (рис 2.7) – это оверлейная компьютерная сеть, основанная на равноправии участников» [8]. В такой сети отсутствуют выделенные серверы, а каждый узел (peer) является одновременно как клиентом, так и сервером. В отличие от архитектуры «клиент-сервер», такая организация позволяет сохранять работоспособность сети при любом количестве и любом сочетании доступных узлов. Участниками сети являются узлы. Число компьютеров в одноранговых сетях обычно не превышает 10, отсюда их другое название – рабочая группа. Примерами рабочих групп являются домашние сети или сети небольших офисов. Рис. 2.7. Пример одноранговой сети �Содержание В сетях с выделенным сервером (рис. 2.8) выделяются один или несколько компьютеров, называемых серверами, задача которых состоит в быстрой и эффективной обработке большого числа запросов других компьютеров – клиентов. При этом клиентские запросы бывают самыми разными, начиная с простейшей проверки имени и пароля пользователя при входе в систему и заканчивая сложными поисковыми запросами к базам данных, на обработку которых даже современный многопроцессорный компьютер может потратить несколько часов [69]. Рис. 2.8. Пример сети с выделенным сервером 5. По назначению сети ЭВМ делятся на: • вычислительные, пользователей; предназначенные для решения • информационные, ориентированные на предоставление информационных услуг; примерами таких сетей могут служить сети, предоставляющие справочные и библиотечные услуги; • информационно-вычислительные, предназначенные для пользователей и предоставления информационных услуг; • информационно-управляющие, объектами и процессами. предназначенные для вычислительных решения управления задач задач реальными �Содержание 2.2. Взаимодействие компьютеров в сети Для того чтобы компьютеры взаимодействовали друг с другом в сети, сначала нужно каким-либо образом соединить между собой всех участников сети – серверы, стационарные рабочие станции пользователей, ноутбуки, карманные компьютеры, принтеры, сетевые хранилища данных и т. д. Для этих целей применяются: сетевые кабели различных типов, телефонные или спутниковые каналы, беспроводные технологии (WLAN, Wi-Fi, Wi-MAX). При использовании сетевых кабелей обычно требуются специальные коннекторы, закрепленные на их концах. Затем кабель одним концом вставляется в сетевой адаптер – специальную печатную плату («карту расширения»), установленную в компьютер и позволяющую подключить его к сети, а другим – в какое-либо устройство связи (концентратор, коммутатор, маршрутизатор, мост, шлюз и т. д.). В большинстве современных компьютеров сетевой адаптер является встроенным (соответствующий разъем имеется непосредственно на материнской плате). Если же используется беспроводной сетевой адаптер, то взаимодействие с сетью происходит за счет передачи радиосигналов между адаптером и точкой доступа, соединенной с локальной сетью. Однако соединить компьютеры друг с другом недостаточно – нужно еще и «научить их взаимодействовать» друг с другом. Для этого требуются сетевые операционные системы, поддерживающие один и тот же набор протоколов, или языков, с помощью которых компьютеры обмениваются данными по сети. И только после этого, запустив сетевое приложение, можно будет, например, пообщаться с человеком, находящимся на другом конце планеты. �Содержание 2.3. Средства телекоммуникации «Средства телекоммуникации (СТК) реализуют передачу данных и образуют телекоммуникационную сеть (сеть связи, сеть передачи данных), состоящую из узлов связи (УС), объединенных каналами связи (КС) для передачи данных» (рис. 2.9) [9]. Способ объединения узлов связи и каналов (конфигурацию) телекоммуникационной сети. связи определяет топологию Рис. 2.9. Средства телекоммуникаций «Канал связи (КС) включает в себя линию связи (ЛС) и каналообразующее оборудование» (рис. 2.10). «Линия связи (ЛС) представляет собой физическую среду передачи, по которой передаются сигналы с аппаратурой передачи данных (АПД), формирующей сигналы, соответствующие типу локальной сети» [9]. Рис. 2.10. Канал связи ООД – оконечное оборудование данных; КО – каналообразующее оборудование; АПД – аппаратура передачи данных «Аппаратура передачи данных (АПД) осуществляет преобразование сигналов в соответствии с типом среды передачи (линии связи)» [9]. К АПД относятся различного типа модемы (модуляторы-демодуляторы), используемые в телефонных и высокочастотных компьютерных сетях: телефонные, кабельные, радиомодемы, xDSLмодемы, адаптеры и т. д. �Содержание «Каналообразующее оборудование (КО) предназначено для формирования канала передачи данных между двумя взаимодействующими абонентами, при этом в одной и той же линии связи одновременно может быть сформировано несколько каналов за счет использования различных методов уплотнения» [8]. Технология уплотнения и формирования многоканальных систем передачи данных в компьютерных сетях называется мультиплексированием и реализуется мультиплексорами и демультиплексорами. Обычно каналообразующее оборудование входит в состав узлов телекоммуникационной сети. Основными функциями узлов связи являются: • маршрутизация, заключающаяся в выборе направления передачи (маршрута) данных; • коммутация, заключающаяся в установлении физического или логического соединения между входными и выходными портами узла; • мультиплексирование, заключающееся в объединении нескольких входящих в узел потоков данных в один выходящий из узла поток; • демультиплексирование, заключающееся в разделении одного входящего в узел потока данных на несколько выходящих из узла потоков. В качестве узлов связи в вычислительных сетях используются специализированные сетевые устройства: концентраторы, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы и шлюзы. В качестве оконечного оборудования данных (ООД) могут выступать компьютеры и сетевое оборудование (мосты, коммутаторы, маршрутизаторы), находящееся в узлах сети. �Содержание 2.4. Базовые сетевые топологии При организации компьютерной сети исключительно важным является выбор топологии. Под « топологией сети понимается конфигурация графа, вершинам которого соответствуют конечные узлы сети (например, компьютеры) и коммуникационное оборудование (например, маршрутизаторы), а ребрам – физические или информационные связи между вершинами» [9, с.55]. Следует различать понятия «физической топологии, т. е. способа размещения компьютеров, сетевого оборудования и их соединения с помощью кабельной инфраструктуры», и «логической топологии – структуры взаимодействия компьютеров и характера распространения сигналов». Существуют три базовые топологии, на основе которых строится большинство сетей. • «Шина» (Bus). В этой топологии все компьютеры соединяются друг с другом одним кабелем (рис. 2.11). Посланные в такую сеть данные передаются всем компьютерам, но обрабатывает их только тот компьютер, аппаратный MAC-адрес сетевого адаптера которого записан в кадре как адрес получателя. Рис. 2.11. Сеть с топологией «шина» Эта топология исключительно проста в реализации и требует меньше всего кабеля, однако имеет ряд существенных недостатков. Недостатки сетей типа «шина»: 1) подобные сети трудно масштабируемые; 2) в каждый момент времени осуществлять передачу может только один из узлов, это связано с тем, что «шина» используется совместно. В случае одновременной передачи с двух и более узлов возникает коллизия (искажение сигнала), что приводит к повреждению всех кадров. В этом случае узлы становятся вынуждены приостанавливать передачу, а затем по очереди ретранслировать данные. Чем больше объем передаваемой по сети информации и чем больше узлов подключено к «шине», �Содержание тем заметнее влияние коллизий, и, как следствие, снижается общая и максимально возможная производительность сети, замедляя ее работу; 3) «шина» является пассивной топологией, это означает что узлы не могут восстанавливать затухающие при передаче по сети сигналы. Для того чтобы расширить сеть, необходимо использовать повторители (репитеры), усиливающие сигнал перед его передачей в следующий сегмент сети; 4) сети с топологией «шина» отличаются низкой степенью надежности. Этот показатель связан с тем, что, когда электрический сигнал достигает конца кабеля, он (если не приняты специальные меры) отражается, тем самым нарушая работу всего сегмента сети. В целях предотвращения отражения сигналов на концах кабеля устанавливаются специальные резисторы (терминаторы), поглощающие сигналы. При возникновении повреждения кабеля в каком-либо месте или при отсоединении коннектора возникают два незатерминированных сегмента сети, на концах которых сигналы начинают отражаться, и вся сеть перестает функционировать. Многочисленные сложности, возникающие в процессе конфигурирования и эксплуатации сетей с топологией «шина», обусловили тот факт, что в настоящий момент сети топологии «шина» практически нигде не используются, хотя еще несколько десятков лет назад они довольно широко применялись. • «Кольцо» (Ring). Принцип данной топологии основан на том, что каждый из узлов сети соединяется с двумя другими так, чтобы от одного он получал информацию, а второму – передавал ее (рис. 2.12). Последний узел подключается к первому, и кольцо замыкается. Рис. 2.12. Сеть с топологией «кольцо» �Содержание Преимущества и недостатки сетей с топологией «кольцо» Преимущества Недостатки Поскольку у кабелей в этой сети нет свободных Сигнал в «кольце» должен пройти концов, терминаторы здесь не нужны последовательно (и только в одном направлении) через все узлы, каждый из которых проверяет: не ему ли адресована информация, поэтому время передачи может быть достаточно продолжительным Каждый из узлов выступает в роли репитера, При добавлении в сеть нового узла требуется усиливая сигнал, что позволяет строить сети остановка ее работы, что приводит к нарушению значительной протяженности работы всех других компьютеров сети Из-за отсутствия коллизий данная топология Выход из строя хотя бы одного из узлов сети обладает высокой устойчивостью к перегрузкам, нарушает работоспособность всей сети обеспечивая эффективную работу с большими потоками передаваемой по сети информации При повреждении или коротком замыкании в любом из кабелей сети топологии «кольцо», вся сеть выходит из строя Чтобы избежать сбоев в работе сети при неисправности оборудования или обрыве кабеля, обычно прокладывают два «кольца», что повышает стоимость конфигурации сети • Активная топология «звезда» (Active Star) возникла в период начала развития вычислительной техники, когда к мощному центральному узлу подключались все остальные абоненты сети. В такой конфигурации центральный компьютер контролирует все потоки данных и отвечает за управление информационным обменом между всеми узлами сети. При данной организации взаимодействия устройств в сети возникновение коллизий было невозможно. Вместе с тем, центральный компьютер занимался только обслуживанием сети по причине колоссальной нагрузки на него. При выходе из строя центрального компьютера вся сеть переставала функционировать, а в случае выхода из строя периферийного узла или обрыв связи с ним на работоспособности остальной сети никак не отражался. В настоящее время сети активной топологии «звезда» используются редко. На сегодня более распространенной топологией является топология «звездашина» (Star Вus), или «пассивная звезда» (рис. 2.13). Принцип работы данной топологии заключается в том, что периферийные узлы подключаются не к центральному компьютеру, а к пассивному концентратору, или хабу (hub). Хаб восстанавливает приходящие сигналы и пересылает их всем остальным подключенным к нему компьютерам и устройствам, то есть выполняет функции репитера. В �Содержание топологии «пассивная звезда» за управление обменом данными отвечает центральный компьютер, а не пассивный концентратор, в связи с этим, несмотря на то, что визуально данная топология выглядит как топология «звезда», логически она является топологией «шина». Рис. 2.13. Сеть с топологией «звезда-шина» В современных компьютерных сетях наиболее распространеной является топология «звезда», так как имеет ряд преимуществ в сравнении с другими топологиями сети. Одним из недостатков данной тополии является большой расход кабеля. Преимущества сетей типа «звезда-шина»: • высокая степень надежности сетей данной топологии обусловлена тем, что подключение к центральному концентратору и отключение компьютеров от него никак не влияет на процесс взаимодействия других узлов сети; • повреждение кабеля влияет только на отдельные узлы; • нет необходимости в терминаторах; • процесс реконфигурации и обслуживания сети значительно упрощается, так как все узлы и сетевые устройства подключаются к центральному соединительному устройству; • высокая степень защищенности сети обусловлена тем, что концентрация точек подключения в одном месте позволяет ограничить доступ к основным объектам компьютерной сети. �Содержание Если вместо концентраторов при конфигурировании сети топологии «звезда» использовать мосты, коммутаторы и маршрутизаторы, то в итоге получается «промежуточный» тип топологии между активной и пассивной звездой. В этом случае устройство связи не только ретранслирует поступающие сигналы, но и производит управление их обменом. Другие возможные сетевые топологии Современные компьютерные сети постоянно масштабируются и модернизируются. В связи с этим почти всегда такая сеть является гибридной, т. е. ее топология представляет собой комбинацию нескольких базовых топологий. Приведем некоторые примеры «гибридных» топологий сети. • Топология «дерево» (tree) представляет собой объединение нескольких «звезд» (рис. 2.14). На сегодняшний день данная топология является наиболее распространенной при проектировании локальных сетей. Рис. 2.14. Топология сети «дерево» • В сетчатой, или сеточной (mesh) топологии все или некоторые узлы и другие устройства соединены друг с другом напрямую (рис. 2.15). Данная топология может быть полной или частичной и отличаться высокой степенью надежности, так как при повреждении любого канала передача данных продолжается, поскольку возможно несколько маршрутов доставки информации. Сетчатая топология используются в том случае, если необходимо обеспечить максимальную отказоустойчивость сети, например при объединении нескольких участков сети �Содержание крупной организации или при подключении к сети Интернет. К недостаткам сеточной топологии относятся: большой расход кабеля, а также сложность настройки сетевого оборудования. Рис. 2.15. Сетчатая топология сети �Содержание 2.5. Доступ к среде передачи «Способ доступа к среде передачи представляет собой набор правил, регламентирующих, каким образом компьютеры должны отправлять и принимать данные по сети» [9]. Таких способов возможно несколько. Основными из них являются: 1) множественный доступ с контролем несущей и обнаружением столкновений; 2) множественный доступ с контролем несущей и предотвращением столкновений; 3) передача маркера. • При множественном доступе с контролем несущей и обнаружением столкновений (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection, CSMA/CD) все узлы (множественный доступ) «мониторят» кабель (контроль несущей), чтобы определить, передаются по нему данные или нет. Если кабель свободен, любой компьютер может начать передачу данных; тогда все остальные узлы вынуждены ждать, пока кабель не освободится. Если несколько узлов начали осуществлять передачу одновременно и возникла коллизия, в этом случае все компьютеры на разные промежутки времени приостанавливают передачу данных (обнаружение столкновений), после чего ретранслируют данные. Главным недостатком данного способа доступа является то, что при большом количестве узлов в сети и высокой нагрузке на сеть количество коллизий возрастает, а пропускная способность существенно снижается. Преимущество множественного доступа с контролем несущей и обнаружением коллизий заключается в отсутствии сложностей в технической реализации, поэтому именно данный метод применяется в технологии Ethernet. С целью уменьшения числа коллизий в современных компьютерных сетях применяются мосты, коммутаторы и маршрутизаторы. • Метод множественного доступа с контролем несущей и предотвращением коллизий (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance, CSMA/CA) отличается от предыдущего тем, что перед тем, как осуществлять передачу данных, узел отправляет в сеть специальный пакет, тем самым сообщая другим участникам о своем намерении начать трансляцию. Подобным образом другие узлы сети оповещаются о предстоящей передаче данных, что позволяет избежать коллизий. Безусловно, эти сообщения увеличивают общую нагрузку на компьютерную сеть, тем самым снижая ее пропускную способность, вследствии чего метод CSMA/CA работает медленнее, чем CSMA/CD. Но, несмотря на этот факт, данные уведомления необходимы для работы беспроводных сетей. • В сетях с передачей маркера (Token Passing) от одного компьютера к другому по кольцу постоянно поступает небольшой блок данных, называемый маркером. Если �Содержание у узла, получившего маркер, нет информации для передачи, он просто пересылает его следующему компьютеру. Если же такая информация имеется, компьютер «захватывает» маркер, дополняет его данными и отсылает это следующему узлу по кругу. Такой информационный пакет передается от компьютера к компьютеру, пока не достигает пункта назначения. Ввиду того, что в момент передачи данных маркер в сети отсутствует, другие компьютеры уже не могут ничего передавать. Поэтому в сетях с передачей маркера невозможны ни временные задержки, ни коллизии, что делает их весьма эффективными для использования в системах автоматизации работы предприятий. �Содержание 2.6. Принципы разделения среды «Разделяемая среда – физическая среда передачи данных, к которой непосредственно подключено несколько конечных узлов сети. Причем в каждый момент времени только один из конечных узлов получает доступ к разделяемой среде и задействует ее для передачи пакета другому узлу, подключенному к этой же среде» [8]. В качестве разделяемой среды могут использоваться: коаксиальный кабель, витая пара, оптоволокно или радиоволны. Способы доступа к разделяемой среде: • Метод случайного доступа. Управление доступом к среде в данном случае осуществляется децентрализовано: в этом процессе участвуют все сетевые интерфейсы, непосредственно подключенные к разделяемой среде. В компьютерах эту функцию выполняют сетевые интерфейсные карты, или сетевые адаптеры. 1. Компьютер может осуществлять передачу данных по сети только в том случае, если сеть свободна, то есть если никакой другой узел в данный момент не передает данные, и электрические сигналы в среде отсутствуют. 2. После того, как компьютер удостоверится, что среда передачи свободна, он начинает трансляцию, «занимая» среду. Время монопольного использования разделяемой среды одним компьютером ограничивается временем передачи одного кадра. 3. При попадании кадра в разделяемую среду передачи данных все сетевые адаптеры одновременно начинают принимать этот кадр. Все они анализируют адрес назначения, располагающийся в одном из начальных полей кадра. 4. Если этот адрес совпадает с их собственным адресом, кадр помещается во внутренний буфер сетевого адаптера. Таким образом компьютер-адресат получает предназначенные ему данные. При методе случайного доступа может возникнуть ситуация, когда одновременно два или более компьютеров решают, что сеть свободна и начинают передавать информацию. Такая ситуация, называемая коллизией (столкновение), препятствует правильной передаче данных по сети. Во всех сетевых технологиях, построенных на разделяемых средах, предусмотрен алгоритм обнаружения и корректной обработки коллизий. Вероятность возникновения коллизии зависит от интенсивности сетевого трафика. • Метод детерминированного доступа. Этот метод может быть реализован на основе как распределенного, так и централизованного подходов. Он основан на использовании кадра специального формата, который обычно называют маркером или токеном доступа. Компьютер имеет право пользоваться разделяемой средой только тогда, когда он владеет токеном. Время использования токена ограничено, по истечении этого времени узел обязан передать токен другому компьютеру [8, с 104–105]. �Содержание 2.7. Физическая структуризация локальной сети Различают топологию физических связей и топологию логических связей. При физической структуре сети конфигурация физических связей определяется электрическими соединениями компьютеров, то есть ребрам графа соответствуют отрезки кабеля, связывающие пары узлов. Основными средствами физической структуризации локальных сетей являются повторители (repeater) и концентраторы (concentrator), или хабы (hub). Повторитель (repeater) – коммуникационное устройство, которое используется для физического соединения различных сегментов кабеля локальной сети с целью увеличения протяженности сети. Повторитель передает сигналы, приходящие из одного сегмента сети в другие ее сегменты. Повторитель улучшает качество передаваемого сигнала за счет восстановления его мощности и амплитуды, улучшения фронтов и т. п., что в свою очередь позволяет преодолеть ограничения на длину линий связи. Повторитель, который имеет несколько портов и соединяет несколько физических сегментов сети называют концентратором или хабом. Использование концентраторов свойственно практически для всех базовых технологий локальных сетей: Ethernet, ArcNet, Token Ring, FDDI, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet. Физическая структуризация сети с помощью концентраторов нужна не только для увеличения расстояния между узлами сети, но и для повышения ее надежности [63]. �Содержание 2.8. Логическая структуризация сети на разделяемой среде При логической структуре сети в качестве логических связей выступают маршруты передачи данных между устройствами сети, которые образуются путем соответствующей настройки коммуникационного оборудования. «Локализация трафика – распространение трафика, предназначенного для компьютеров некоторого сегмента сети, только в пределах этого сегмента» [9]. «Логическая структуризация сети – это процесс разбиения сети на сегменты с локализованным трафиком» [8]. Для логической структуризации оборудование, как: • мосты; • коммутаторы; • маршрутизаторы; • шлюзы. сети используется такое коммуникационное Мост (bridge) разделяет разделяемую среду передачи данных сети на логические сегменты, передавая информацию из одного сегмента в другой только в том случае, если такая передача действительно необходима, то есть если адрес компьютера назначения принадлежит другой подсети. Тем самым мост изолирует трафик одной подсети от трафика другой, повышая общую производительность передачи данных в сети. Локализация трафика позволяет уменьшить возможность несанкционированного доступа к данным в связи с тем, что кадры не выходят за пределы своего сегмента, и злоумышленнику сложнее перехватить их. Также локализация трафика экономит пропускную способность. Каждый порт коммутатора оснащен специализированной микросхемой, которая обрабатывает кадры по алгоритму моста независимо от микросхем других портов. Он является коммуникационным мультипроцессором. И хотя коммутатор (switch), как и мост, обрабатывает кадры, общая производительность коммутатора обычно намного выше производительности традиционного моста, имеющего один процессорный блок. Маршрутизатор (router), в отличии от моста, более надежно и более эффективно изолирует трафик отдельных частей сети друг от друга. Маршрутизаторы используют составные числовые адреса, и поэтому образуют логические сегменты посредством явной адресации. В этих адресах имеется поле номера сети, так что все компьютеры, у которых значение этого поля одинаковое, принадлежат одному сегменту, называемому в данном случае подсетью (subnet). Маршрутизаторы могут работать в сети с замкнутыми контурами, при этом они осуществляют выбор наиболее рационального маршрута из нескольких возможных. Другой очень важной функцией �Содержание маршрутизаторов является их способность связывать в единую сеть подсети, построенные с использованием разных сетевых технологий, например Ethernet и X.25. Кроме перечисленных коммуникационных устройств, отдельные части сети может соединять шлюз (gateway) [93]. «Шлюз позволяет объединять сети, построенные на существенно разных программных и аппаратных платформах» [8]. �Содержание Контрольные вопросы к главе 2 1. Перечислите основания, по которым классифицируют компьютерные сети и саму классификацию по каждому из них. 2. Что применяется для того, чтобы соединить между собой всех участников сети? 3. Что такое средства телекоммуникаций? 4. Что представляет собой линия связи? 5. Что относят к аппаратуре передачи данных? 6. Для чего предназначено каналообразующее оборудование? 7. Сформулируйте определение мультиплексирования. 8. Назовите основные функции узлов связи. 9. Что используется в качестве узлов связи в вычислительных сетях? 10.Охарактеризуйте базовые сетевые топологии. 11.Назовите способы доступа к среде передачи. 12.Назовите основные средства физической структуризации локальных сетей. �Содержание Глава 3. Архитектура и стандартизация сетей 3.1. Протокол и стек протоколов 3.2. Службы и протоколы 3.3. Источники стандартов 3.4. Эталонная модель OSI 3.5. Эталонная модель TCP/IP Контрольные вопросы к главе 3 �Содержание 3.1. Протокол и стек протоколов Многоуровневое представление средств сетевого взаимодействия имеет свою особенность, связанную с тем, что в процессе обмена сообщениями участвуют, по меньшей мере, две стороны, то есть в данном случае необходимо организовать согласованную работу двух иерархий аппаратных и программных средств, работающих на разных компьютерах. Оба участника сетевого обмена должны принять множество соглашений. Например, они должны согласовать способ определения размера сообщений, уровни и форму электрических сигналов, договориться о методах контроля достоверности и т. п. Подобные соглашения должны быть приняты на всех уровнях, начиная от самого низкого – уровня передачи битов – и заканчивая самым высоким, реализующим обслуживание пользователей сети. На рис. 3.1 показана модель взаимодействия двух узлов. Рис. 3.1. Взаимодействие двух узлов С каждой стороны средства взаимодействия представлены четырьмя уровнями. Каждый уровень поддерживает интерфейсы двух типов. Во-первых, это интерфейсы услуг с выше- и нижележащим уровнями «своей» иерархии средств. Во-вторых, это интерфейс со средствами взаимодействия другой стороны, расположенными на том же уровне иерархии. Этот тип интерфейса называют протоколом. Таким образом, протокол всегда является одноранговым интерфейсом. «Стек протоколов – иерархически организованный набор протоколов, достаточный для организации взаимодействия узлов в сети» [9]. Протоколы нижних уровней часто реализуются комбинацией программных и аппаратных средств, а протоколы верхних уровней, как правило, программными средствами. «Протокольная сущность – программный модуль, реализующий некоторый протокол» [8]. Протокольные сущности одного уровня двух взаимодействующих сторон обмениваются сообщениями в соответствии с определенным для них протоколом. �Содержание Сообщения состоят из заголовка и поля данных (иногда оно может отсутствовать). Обмен сообщениями является своеобразным способом коммуникации, с помощью которого каждая из сторон «излагает» другой стороне, что необходимо сделать на каждом этапе взаимодействия. Работа каждого протокольного модуля состоит в интерпретации заголовков поступающих к нему сообщений и выполнении связанных с этим действий. Заголовки сообщений разных протоколов имеют разную структуру, что соответствует различиям в их функциональности. Чем сложнее структура заголовка сообщения, тем более сложные функции возложены на соответствующий протокол. �Содержание 3.2. Службы и протоколы Службы и протоколы являются различными понятиями, хотя часто эти понятия смешиваются. «Служба (или сервис) – это набор операций, которые более низкий уровень предоставляют более высокому» [11]. Служба определяет, какие именно операции уровень будет выполнять от лица своих пользователей, но никак не определяет, каким образом эти операции должны реализовываться. Служба описывает интерфейс между двумя уровнями, в котором нижний уровень является поставщиком сервиса, а верхний – его потребителем. « Протокол – это набор правил, описывающих формат и назначение кадров, пакетов или сообщений, которыми обмениваются одноранговые сущности внутри уровня» [8]. Сущности используют протокол для реализации определений их служб. Они могут менять протокол при условии, что при этом остаются неизменными службы, предоставляемые ими своим пользователям. Таким образом, служба и протокол оказываются практически независимыми. Другими словами, службы – это нечто связанное с межуровневыми интерфейсами, тогда как протоколы связаны с пакетами, передающимися сущностями одного уровня, расположенными на разных машинах (рис. 3.2.). Рис. 3.2. Связь между службой и протоколом �Содержание 3.3. Источники стандартов Работы по стандартизации вычислительных сетей ведутся большим количеством организаций. В зависимости от статуса организаций различают следующие виды стандартов: • стандарты отдельных фирм (например, стек протоколов SNA компании IBM или графический интерфейс OPEN LOOK для Unix-систем компании Sun); • стандарты специальных комитетов и объединений, создаваемых несколькими компаниями, например стандарты технологии ATM, разрабатываемые специально созданным объединением ATM Forum, насчитывающем около 100 коллективных участников, или стандарты союза Fast Ethernet Alliance по разработке стандартов 100 Мбит Ethernet; • национальные стандарты, например стандарт FDDI, представляющий один из многочисленных стандартов института ANSI, или стандарты безопасности для операционных систем, разработанные центром NCSC Министерства обороны США; • международные стандарты, например, модель и стек коммуникационных протоколов Международной организации по стандартизации (ISO), многочисленные стандарты Международного союза электросвязи (ITU), в том числе стандарты на сети с коммутацией пакетов Х.25, сети Frame Relay, ISDN, модемы и многие другие. �Содержание 3.4. Эталонная модель OSI Из того, что протокол является соглашением, принятым двумя взаимодействующими узлами сети, не обязательно следует, что он обязательно является стандартным. Но на практике при реализации сетей стремятся использовать стандартные протоколы. Это могут быть фирменные, национальные или международные стандарты. В начале 80-х годов ряд международных организаций по стандартизации, в частности International Organization for Standardization (ISO) или International Standards Organization, а также International Telecommunications Union (ITU) и некоторые другие, разработали стандартную модель взаимодействия открытых систем Open System Interconnection (OSI). Эта модель сыграла огромную роль в развитии компьютерных сетей. К концу 70-х годов XX века в мире уже существовало большое количество фирменных стеков коммуникационных протоколов, среди которых такие популярные стеки, как DECnet, TCP/IP и SNA. В связи с большим разнообразием средств межсетевого взаимодействия возникло противоречие, заключающееся в несовместимости устройств, использующих разные протоколы. В качестве варианта решения данной проблемы был предложен всеобщий переход на единый, общий для всех систем, стек протоколов, созданный с учетом недостатков уже существующих стеков. Так начались работы по созданию модели OSI. Модель OSI разрабатывалась с 1977 г. по 1984 г. Главная задача модели OSI – обобщение представления средств сетевого взаимодействия, она является справочной моделью. В модели OSI (рис. 3.3) средства взаимодействия делятся на семь уровней: прикладной, представления, сеансовый, транспортный, сетевой, канальный и физический. Каждый уровень имеет дело с совершенно определенным аспектом взаимодействия сетевых устройств. Модель OSI включает семь уровней, данный факт обусловлен тем, что: 1. Уровень должен создаваться по мере абстракции. необходимости отдельного уровня 2. Каждый уровень должен выполнять строго определенную функцию. 3. Выбор функций для каждого уровня должен осуществляться с учетом создания стандартизированных международных протоколов. 4. Границы между уровнями должны выбираться таким образом, чтобы поток данных между интерфейсами был минимальным. 5. Количество уровней должно быть достаточно большим, чтобы различные функции не объединялись в одном уровне без необходимости, но не слишком высоким, чтобы архитектура не становилась громоздкой. �Содержание Рис. 3.3. Модель взаимодействия открытых систем OSI 3.4.1. Уровни модели OSI Физический уровень «Физический уровень (physical layer) имеет дело с передачей потока битов по физическим каналам связи, таким как коаксиальный кабель, витая пара, оптоволоконный кабель или цифровой территориальный канал» [8]. �Содержание Функции физического уровня реализуются на всех устройствах, подключенных к сети. Со стороны компьютера функции физического уровня выполняются сетевым адаптером или последовательным портом. Примером протокола физического уровня может служить спецификация 10Base-T технологии Ethernet, которая определяет в качестве используемого кабеля неэкранированную витую пару категории 3 с волновым сопротивлением 100 Ом, разъем RJ-45, максимальную длину физического сегмента 100 м, манчестерский код для представления данных в кабеле, а также некоторые другие характеристики среды и электрических сигналов. Физический уровень не вникает в смысл информации, которую он передает. Для него эта информация представляет однородный поток битов, которые нужно доставить без искажений и в соответствии с заданной тактовой частотой (интервалом между соседними битами). Канальный уровень Канальный уровень (data link layer) является первым уровнем, который работает в режиме коммутации пакетов. На этом уровне PDU – это кадр (frame). Функции средств канального уровня определяются по-разному для локальных и глобальных сетей. В локальных сетях канальный уровень должен обеспечивать доставку кадра между любыми узлами сети. При этом предполагается, что сеть имеет типовую топологию, например: общую шину, кольцо, звезду или дерево (иерархическую звезду). Примерами технологий локальных сетей, применение которых ограничено типовыми топологиями, являются Ethernet, FDDI, Token Ring. В глобальных сетях канальный уровень должен обеспечивать доставку кадра только между двумя соседними узлами, соединенными индивидуальной линией связи. Протоколы РРР и HDLC являются двухточечными протоколами. На основе двухточечных связей могут быть построены сети произвольной топологии. Для связи локальных сетей между собой или для доставки сообщений между любыми конечными узлами глобальной сети используются средства более высокого сетевого уровня. Одной из функций канального уровня является поддержание интерфейсов с нижележащим физическим уровнем и вышележащим сетевым уровнем. Сетевой уровень направляет канальному уровню пакет для передачи в сеть или принимает от него пакет, полученный из сети. Физический уровень используется канальным как инструмент, который принимает и передает в сеть последовательности битов. Для того чтобы сетевой уровень отправителя передал канальному уровню пакет, канальный уровень создает кадр, который имеет поле данных и заголовок. Канальный уровень инкапсулирует пакет в поле данных кадра и заполняет соответствующей служебной информацией заголовок кадра. Коммутаторы сети будут продвигать пакет на основании адреса назначения, указываемого в заголовке кадра. �Содержание Одной из задач канального уровня является обнаружение и коррекция ошибок. Для этого канальный уровень фиксирует границы кадра, помещая специальную последовательность битов в его начало и конец, а затем добавляет к кадру контрольную сумму, которая называется также контрольной последовательностью кадра (Frame Check Sequence, FCS). Контрольная сумма вычисляется по некоторому алгоритму как функция от всех байтов кадра. По значению FCS узел назначения сможет определить, были или нет искажены данные кадра в процессе передачи по сети. Однако прежде, чем перенаправить кадр физическому уровню для непосредственной передачи данных в сеть, канальному уровню может потребоваться решить еще одну важную задачу. Если в сети используется разделяемая среда, то прежде, чем физический уровень начнет передавать данные, канальный уровень должен проверить доступность среды. Функции проверки доступности разделяемой среды иногда выделяют в отдельный подуровень управления доступом к среде (Media Access Control, MAC). Если разделяемая среда освободилась (когда она не используется, то такая проверка, конечно, пропускается), кадр передается средствами физического уровня в сеть, проходит по каналу связи и поступает в виде последовательности битов в распоряжение физического уровня узла назначения. Этот уровень в свою очередь передает полученные биты канальному уровню своего узла. Канальный уровень группирует биты в кадры, снова вычисляет контрольную сумму полученных данных и сравнивает результат с контрольной суммой, переданной в кадре. Если они совпадают, кадр считается правильным. Если же контрольные суммы не совпадают, фиксируется ошибка. В функции канального уровня входит не только обнаружение ошибок, но и исправление их за счет повторной передачи поврежденных кадров. Однако эта функция не является обязательной и в некоторых реализациях канального уровня она отсутствует, например в Ethernet, Token Ring, FDDI и Frame Relay. Протоколы канального уровня реализуются компьютерами, мостами, коммутаторами и маршрутизаторами. В компьютерах функции канального уровня реализуются совместными усилиями сетевых адаптеров и их драйверов. Протокол канального уровня обычно работает в пределах сети, являющейся одной из составляющих более крупной составной сети, объединенной протоколами сетевого уровня. Адреса, с которыми работает протокол канального уровня, используются для доставки кадров только в пределах этой сети, а для перемещения пакетов между сетями применяются уже адреса следующего, сетевого, уровня. В локальных сетях канальный уровень поддерживает весьма мощный и законченный набор функций по пересылке сообщений между узлами сети. В некоторых случаях протоколы канального уровня локальных сетей оказываются самодостаточными транспортными средствами и могут допускать работу непосредственно поверх себя протоколов прикладного уровня или приложений без привлечения средств сетевого и транспортного уровней. Для качественной передачи сообщений в сетях с �Содержание произвольной топологией функций канального уровня оказывается недостаточно. Это правило также справедливо и для глобальных сетей, в которых протокол канального уровня реализует достаточно простую функцию передачи данных между соседними узлами. Сетевой уровень «Сетевой уровень (network layer) служит для образования единой транспортной системы, объединяющей несколько сетей, называемой составной сетью, или интернетом» [8]. «Технология межсетевого взаимодействия (Internetworking) – технология, позволяющая соединять в единую сеть множество сетей, построенных на основе различных топологий» [9]. На рис. 3.4 показаны несколько сетей, каждая из которых использует собственную технологию канального уровня: Ethernet, FDDI, Token Ring, ATM, Frame Relay. На базе этих технологий каждая из указанных сетей может связывать между собой любых пользователей, но только своей сети, и не способна обеспечить передачу данных в другую сеть, из-за существенных отличий одной технологии от другой. Даже наиболее близкие (и имеющие одну и ту же систему адресации) технологии локальных сетей, например, такие, как: Ethernet, FDDI, Token Ring, отличаются друг от друга форматом используемых кадров и логикой работы протоколов. Еще больше отличий между технологиями LAN и WAN. Во многих технологиях глобальных сетей задействована техника предварительно устанавливаемых виртуальных каналов, идентификаторы которых применяются в качестве адресов. Все технологии имеют собственные форматы кадров и собственные стеки протоколов. Рис. 3.4. Необходимость сетевого уровня �Содержание Основная роль сетевого уровня заключается в том, чтобы с помощью дополнительных средств связать между собой сети, построенные на существенно разных технологиях. Функции сетевого уровня реализуются: • группой протоколов; • специальными устройствами – маршрутизаторами. Одной из функций маршрутизатора является физическое соединение сетей. Маршрутизатор имеет несколько сетевых интерфейсов, подобных интерфейсам компьютера, к каждому из которых может быть подключена одна сеть. Таким образом, все интерфейсы маршрутизатора можно считать узлами разных сетей. Маршрутизатор может быть реализован как аппаратно, так и программно. В состав программного обеспечения маршрутизатора входят протокольные модули сетевого уровня. Итак, чтобы связать сети, показанные на рис. 3.4, необходимо соединить все эти сети маршрутизаторами и установить протокольные модули сетевого уровня на все конечные узлы пользователей, которые намерены связываться через составную сеть (рис.3.5). Рис. 3.5. Пример составной сети Данные, которые необходимо передать через составную сеть, поступают на сетевой уровень от вышележащего транспортного уровня. Эти данные снабжаются �Содержание заголовком сетевого уровня. Данные вместе с заголовком образуют пакет – так называется PDU сетевого уровня. Заголовок пакета сетевого уровня имеет унифицированный формат, не зависящий от форматов кадров канального уровня тех сетей, которые могут входить в составную сеть, и содержит в себе данные об адресе назначения пакета и другую служебную информацию. Для того чтобы протоколы сетевого уровня могли доставлять пакеты любому узлу составной сети, эти узлы должны иметь адреса, уникальные в пределах данной составной сети. Такие адреса называются сетевыми, или глобальными. Каждый узел составной сети, который намерен обмениваться данными с другими узлами составной сети, должен иметь сетевой адрес наряду с адресом, назначенным ему на канальном уровне. Например, на рис. 3.5 компьютер в сети Ethernet, входящей в составную сеть, имеет адрес канального уровня МАС1 и адрес сетевого уровня NET-A1; аналогично в сети ATM узел, адресуемый идентификаторами виртуальных каналов ID1 и ID2, имеет сетевой адрес NET-A2. В пакете в качестве адреса назначения должен быть указан адрес сетевого уровня, на основании которого определяется маршрут пакета. Определение маршрута является важной задачей сетевого уровня. Маршрут описывается последовательностью сетей (или маршрутизаторов), через которые должен пройти пакет, чтобы попасть к адресату. Например, на рис. 3.5 штриховой линией показано 3 маршрута, по которым могут быть переданы данные от компьютера А к компьютеру Б. Маршрутизатор собирает информацию о топологии связей между сетями и на ее основании строит таблицы коммутации, которые в данном случае носят специальное название таблиц маршрутизации. В соответствии с многоуровневым подходом сетевой уровень для решения своей задачи обращается к нижележащему канальному уровню. Весь путь через составную сеть разбивается на участки от одного маршрутизатора до другого, причем каждый участок соответствует пути через отдельную сеть. Для того чтобы передать пакет через очередную сеть, сетевой уровень помещает его в поле данных кадра соответствующей канальной технологии, указывая в заголовке кадра канальный адрес интерфейса следующего маршрутизатора. Сеть, используя свою канальную технологию, доставляет кадр с инкапсулированным в него пакетом по заданному адресу. Маршрутизатор извлекает пакет из прибывшего кадра и после необходимой обработки передает пакет для дальнейшей транспортировки в следующую сеть, предварительно упаковав его в новый кадр канального уровня в общем случае другой технологии. Сетевой уровень управляет совместной работой сетей, построенных на основе разных технологий. �Содержание 3.5. Эталонная модель TCP/IP Эталонная модель TCP/IP использовалась ранее в компьютерной сети ARPANET, а теперь и во всемирной сети Интернет. Эталонная модель TCP/IP включает в себя четыре уровня. Интернет-уровень Данный уровень эталонной модели TCP/IP называемый интернет-уровнем или межсетевым уровнем, является основой всей архитектуры. Его задача заключается в обеспечении возможности для каждого хоста посылать в любую сеть пакеты, которые будут независимо двигаться к пункту назначения (например, в другой сети). Они могут прибывать не в том порядке, в котором были отправлены. Если требуется соблюдение порядка отправления, эту задачу выполняют более верхние уровни. Межсетевой уровень определяет официальный формат пакета и межсетевой протокол – IP (Internet Protocol). Задачей межсетевого протокола является доставка IP-пакетов к пунктам назначения, что означает: выбор маршрута пакета и недопущение закупорки транспортных артерий. Поэтому можно утверждать, что межсетевой уровень модели TCP/IP функционально близок сетевому уровню модели OSI. Это соответствие показано на рис. 3.6. Рис. 3.6. Эталонная модель TCP/IP Транспортный уровень Уровень, расположенный над межсетевым уровнем модели TCP/IP, как правило, называют транспортным. Он создан для того, чтобы одноранговые сущности на приемных и передающих хостах могли поддерживать связь, подобно транспортному уровню модели OSI. На этом уровне функционируют протоколы TCP и UDP: �Содержание 1. «TCP (Transmission Control Protocol – протокол управления передачей), является надежным протоколом с установлением соединений, позволяющим без ошибок доставлять байтовый поток с одной машины на любую другую машину объединенной сети» [11]. Он разбивает входной поток байтов на отдельные сообщения и передает их межсетевому уровню. В пункте назначения получающий TCP-процесс собирает из полученных сообщений выходной поток и управляет потоком. 2. «UDP (User Datagram Protocol – пользовательский протокол данных), является ненадежным протоколом без установления соединения, не использующим последовательное управление потоком протокола TCP, а предоставляющим свое собственное» [9]. Он также широко используется в клиент-серверных запросах и приложениях, в которых оперативность важнее аккуратности, например, при передаче речи и видео. Со времени создания протокола IP этот протокол был реализован во многих других сетях. Прикладной уровень В модели TCP/IP нет сеансового уровня и уровня представления. В этих уровнях просто не было необходимости, поэтому они не были включены в модель. Рис. 3.7. Протоколы и сети в модели TCP/IP Над транспортным уровнем расположен прикладной уровень. Он содержит все протоколы высокого уровня, например: протокол виртуального терминала (TELNET), протокол передачи файлов (FTP) и протокол электронной почты (SMTP), как показано на рис. 3.7. Протокол виртуального терминала позволяет пользователю �Содержание регистрироваться на удаленном сервере и работать на нем. Протокол переноса файлов предоставляет эффективный способ перемещения информации с машины на машину. Электронная почта изначально представляла собой разновидность передачи файлов, однако позднее для нее был разработан специальный протокол. Со временем было добавлено много других протоколов, например: DNS (Domain Name Service – служба имен доменов), позволяющая преобразовывать имена хостов в сетевые адреса; NNTP (Network News Transfer Protocol – сетевой протокол передачи новостей); HTTP – протокол передачи гипертекста и др. Хост-сетевой уровень В эталонной модели TCP/IP не описывается подробно, что располагается ниже межсетевого уровня. Сообщается только, что хост соединяется с сетью при помощи протокола, позволяющего ему отправлять по сети IP-пакеты. Этот протокол никак не определяется и может меняться от хоста к хосту и от сети к сети [11, с. 66]. �Содержание Контрольные вопросы к главе 3 1. Сформулируйте определение стека протоколов. 2. Что такое служба (сервис)? 3. Сформулируйте определение протокола. 4. Что такое эталонная модель OSI? 5. В чем состоит назначение модели OSI? 6. Перечислите и охарактеризуйте уровни эталонной модели OSI. 7. Как называется PDU сетевого уровня модели OSI? 8. Перечислите и охарактеризуйте уровни эталонной модели TCP/IP. 9. Охарактеризуйте протоколы TCP и UDP. На каком уровне модели TCP/IP реализуются данные протоколы? 10.Приведите примеры протоколов, которые реализованы на прикладном уровне эталонной модели TCP/IP. �Содержание Глава 4. Технологии физического уровня Компьютерная сеть включает в себя такие компоненты, как: • компьютеры; • коммуникационное оборудование; • операционные системы; • сетевые приложения. В современных компьютерных сетях используются различные типы и классы компьютеров. Компьютеры и их характеристики определяют возможности компьютерных сетей [56]. 4.1. Линии связи 4.2. Типы кабелей 4.3. Коммуникационное оборудование вычислительных сетей Контрольные вопросы к главе 4 �Содержание 4.1. Линии связи Техническая система, передающая информацию между узлами сети, определяется такими понятиями, как: линия связи, составной канал, канал, звено. • «Звено (link) – это сегмент, обеспечивающий передачу данных между двумя соседними узлами сети» [8]. Звено не содержит промежуточных устройств коммутации и мультиплексирования. • «Канал (channel) – часть пропускной способности звена, используемой независимо при коммутации» [9]. Например, звено первичной сети может состоять из 30 каналов, каждый из которых обладает пропускной способностью 64 Кбит/с. • «Составной канал (circuit) – это маршрут между двумя конечными узлами сети» [8]. Составной канал образуется отдельными каналами промежуточных звеньев и внутренними соединениями в коммутаторах. • Линия связи может использоваться как синоним одного из вышеперечисленных терминов. На рис. 4.1 показаны два варианта линии связи. В первом случае (а) линия связи состоит из сегмента кабеля длиной несколько десятков метров и представляет собой звено. Во втором случае (б) линия связи представляет собой составной канал, развернутый в сети с коммутацией каналов. Такой сетью может быть первичная сеть или телефонная сеть. Рис. 4.1. Состав линии связи �Содержание Однако для компьютерной сети эта линия представляет собой звено, так как соединяет два соседних узла, и вся коммутационная промежуточная аппаратура является прозрачной для этих узлов. Первичные сети проектируются исключительно для того, чтобы предоставлять услуги каналов передачи данных для компьютерных и телефонных сетей, про которые в таких случаях говорят, что они работают «поверх» первичных сетей и являются наложенными сетями. 4.1.1. «Линия связи состоит в общем случае из физической среды, по которой передаются электрические информационные сигналы, аппаратуры передачи данных и промежуточной аппаратуры» [9]. В зависимости от того, каким образом происходит распространение электромагнитных волн, выделяют два типа среды передачи данных: проводную и беспроводную. В первом случае физическая среда передачи данных будет представлять собой кабель (набор проводов, изоляционных и защитных оболочек и соединительных разъемов), а во втором – земную атмосферу или космическое пространство, посредством которых распространяются электромагнитные волны (рис. 4.2). Рис. 4.2. Типы сред передачи данных В современных телекоммуникационных системах данные передаются с помощью электрического тока или напряжения, радиосигналов или световых сигналов – все эти физические процессы представляют собой колебания электромагнитного поля различной частоты. Проводные (воздушные) линии связи представляют собой провода без каких-либо изолирующих или экранирующих оплеток, проложенные между столбами и висящие в воздухе. В XX веке подобые линии связи были основными для передачи телефонных или телеграфных сигналов. На сегодняшний день кабельные линии связи практически полностью вытеснили проводные. Однако в случае необходимости проводные линии связи можно использовать для передачи компьютерного трафика. Кабельные линии имеют достаточно сложную структуру. Кабель состоит из проводников, заключенных в несколько слоев изоляции: электрической, �Содержание электромагнитной, механической и, возможно, климатической. Кроме того, кабель может быть оснащен разъемами, позволяющими быстро выполнять присоединение к нему различного оборудования. В компьютерных и телекоммуникационных сетях применяются три основных типа кабеля: кабели на основе скрученных пар медных проводов – неэкранированная витая пара (Unshielded Twisted Pair, UTP) и экранированная витая пара (Shielded Twisted Pair, STP), коаксиальные кабели с медной жилой, волоконно-оптические кабели. Первые два типа кабелей называют также медными кабелями. Радиоканалы наземной и спутниковой связи образуются с помощью передатчика и приемника радиоволн. Существует большое разнообразие типов радиоканалов, отличающихся как используемым частотным диапазоном, так и дальностью канала. Диапазоны широковещательного радио (длинных, средних и коротких волн), называемые также АМ-диапазонами, или диапазонами амплитудной модуляции (Amplitude Modulation, AM) при невысокой скорости передачи данных обеспечивают дальнюю связь. Более скоростными являются каналы, использующие диапазоны очень высоких частот (Very High Frequency, VHF), для которых применяется частотная модуляция (Frequency Modulation, FM). Для передачи данных также используются диапазоны ультравысоких частот (Ultra High Frequency, UHF) или диапазоны микроволн (свыше 300 МГц). При частоте свыше 30 МГц сигналы уже не отражаются ионосферой Земли, и для устойчивой связи требуется наличие прямой видимости между передатчиком и приемником. Поэтому такие частоты используют либо спутниковые каналы, либо радиорелейные каналы, либо локальные или мобильные сети, где это условие выполняется. �Содержание 4.2. Типы кабелей В качестве среды электрических или оптических сигналов между компьютерами и другими сетевыми устройствами в современных компьютерных сетях используются кабельные соединения. Различают следующие типы кабеля: • коаксиальный кабель (coaxialcable); • витая пара (twistedpair); • волоконно-оптический или оптоволоконный кабель (fiberoptic). Коаксиальный кабель состоит из несимметричных пар проводников (рис. 4.3.). Каждая пара представляет собой внутреннюю медную жилу и соосную с ней внешнюю жилу, которая может быть полой медной трубой или оплеткой, отделенной от внутренней жилы диэлектрической изоляцией. Внешняя жила играет двоякую роль – по ней передаются информационные сигналы, и она является экраном, защищающим внутреннюю жилу от внешних электромагнитных полей. Существует несколько типов коаксиального кабеля, отличающихся характеристиками и областями применения: для локальных компьютерных сетей, для глобальных телекоммуникационных сетей, для кабельного телевидения и т. п. Рис. 4.3. Коаксиальный кабель Однако выбор коаксиального кабеля для построения структурированной кабельной системы зданий не является предпочтительным. Существуют следующие типы коаксиального кабеля: • «Толстый» коаксиальный кабель разработан для сетей Ethernet 10Base-5 с волновым сопротивлением 50 Ом и внешним диаметром около 12 мм. Этот кабель имеет достаточно толстый внутренний проводник диаметром 2,17 мм, который обеспечивает хорошие механические и электрические характеристики (затухание на частоте 10 МГц). Но данный тип кабеля достаточно трудно монтировать. �Содержание «Тонкий» коаксиальный кабель предназначен для сетей Ethernet 10Base-2. Обладая внешним диаметром около 50 мм и тонким внутренним проводником 0,89 мм, этот кабель не так прочен, как «толстый» коаксиал, зато обладает гораздо большей гибкостью, что удобно при монтаже. «Тонкий» коаксиальный кабель также имеет волновое сопротивление 50 Ом, но его механические и электрические характеристики значительно уступают характеристикам «толстого» коаксиального кабеля. Затухание в этом типе кабеля выше, чем в «толстом» коаксиальном кабеле, что приводит к необходимости уменьшать длину кабеля для получения одинакового затухания в сегменте. • Телевизионный кабель с волновым сопротивлением 75 Ом широко применяется в кабельном телевидении. Существуют стандарты локальных сетей, позволяющие использовать такой кабель для передачи данных. Витая пара (twistedpair) – вид кабеля связи, представляющий собой одну или несколько пар изолированных проводников, скрученных между собой (с небольшим числом витков на единицу длины) и покрытых пластиковой оболочкой. К целям скручивания проводников относят: • повышения связи проводников одной пары (электромагнитная помеха одинаково влияет на оба провода пары); • уменьшения электромагнитных помех от внешних источников; • уменьшения взаимных наводок при передаче дифференциальных сигналов. Кабели на основе витой пары являются симметричными, то есть они состоят из двух одинаковых в конструктивном отношении проводников. Симметричный кабель на основе витой пары может быть как экранированным, так и неэкранированным. • Рис. 4.4. Кабель на основе неэкранированной витой пары Кабель на основе неэкранированной витой пары (UTP Unshielded Twisted Pair) (рис. 4.4) применяется для проводки внутри здания. В международных стандартах данный тип кабеля разделяется на семь категорий: �Содержание 1. Кабели категории 1 применяются в случае минимальных требований к скорости передачи данных. Обычно это кабель для цифровой и аналоговой передачи голоса и низкоскоростной (до 20 Кбит/с) передачи данных. До 1983 года это был основной тип кабеля для телефонной разводки. 2. Кабели категории 2 впервые были применены фирмой IBM при построении собственной кабельной системы. Главное требование к кабелям этой категории – способность передавать сигналы со спектром до 1 МГц. 3. Кабели категории 3 были стандартизованы в 1991 году. Стандарт EIA-568 определил электрические характеристики кабелей для частот в диапазоне до 16 МГц. Кабели неэкранированной витой пары категории 3 рассчитаны для передачи данных и голоса. 4. Кабели категории 4 представляют собой несколько улучшенный вариант кабелей категории 3: выдерживают тесты на частоте передачи сигнала 20 МГц и обеспечивают повышенную помехоустойчивость и низкие потери сигнала. На практике используются редко. 5. Кабели категории 5 были разработаны исключительно для поддержки высокоскоростных протоколов. Их характеристики определяются в диапазоне до 100 МГц. Большинство высокоскоростных технологий (FDDI, Fast Ethernet, ATM и Gigabit Ethernet) ориентируются на использование витой пары категории 5. На смену кабеля категории 3 пришел кабель категории 5. В настоящее время на основе кабеля категории 5 и оптоволоконного кабеля строятся кабельные системы крупных зданий. 6. Кабелю категории 6 соответствует частота до 250 МГц. Кабель данной категории может быть как экранированным, так и неэкранированным. 7. Кабелю категории 7 соответствует частота до 600 МГц. Кабели категории 7 обязательно экранируются, причем как каждая пара, так и весь кабель в целом. Основное назначение кабелей категорий 6 и 7 – поддержка высокоскоростных протоколов на отрезках кабеля большей длины, чем кабель UTP категории 5. Экранированная витая пара (STP Shielded Twisted Pair) (рис. 4.5) эффективно защищает передаваемые сигналы от внешних помех, а также меньше излучает электромагнитные колебания вовне, что, в свою очередь, защищает пользователей сетей от вредного для здоровья излучения. Стоимость данного типа кабеля выше по причине наличия заземляемого экрана. Рис. 4.5. Кабель на основе экранированной витой пары �Содержание Основным стандартом, определяющим параметры экранированной витой пары для применения внутри зданий, является фирменный стандарт IBM. В этом стандарте кабели делятся не на категории, а на типы от 1 до 9. Волоконно-оптический кабель состоит из тонких (5-60 микрон) гибких стеклянных волокон (волоконных световодов), по которым распространяются световые сигналы (рис. 4.6). Это самый дорогостоящий и вместе с тем самый качественный тип кабеля. Оптоволокно обеспечивает передачу данных со скоростью до 10 Гбит/с и выше, и наиболее эффективно обеспечивает защиту данных от внешних помех. По причине особенностей распространения света такие сигналы легко экранировать. Рис. 4.6. Волоконно-оптический кабель Каждый световод состоит из центрального проводника света (сердцевины) – стеклянного волокна, и стеклянной оболочки, обладающей меньшим показателем преломления, чем сердцевина. Распространяясь по сердцевине, лучи света не выходят за ее пределы, отражаясь от покрывающего слоя оболочки. Волоконно-оптические линии связи имеют ряд преимуществ в сравнении с линиями связи на основе металлических кабелей: • большая пропускная способность; • малое затухание; • малые масса и габариты; • высокая помехозащищенность; • надежная техника безопасности; • практически отсутствующие взаимные влияния [72]. �Содержание 4.3. Коммуникационное оборудование вычислительных сетей К коммуникационному оборудованию компьютерных сетей относятся: модемы, сетевые карты, сетевые кабели и промежуточная аппаратура сетей. В свою очередь, к промежуточной аппаратуре компьютерных сетей относятся: приемопередатчики или трансиверы (traceivers), повторители или репитеры (repeaters), концентраторы (hubs), мосты (bridges), коммутаторы, маршрутизаторы (routers), шлюзы (gateways). Сетевой адаптер (сетевая карта) – это устройство двунаправленного обмена данными между компьютером и средой передачи данных вычислительной сети. Кроме организации обмена данными между компьютером и вычислительной сетью, сетевой адаптер выполняет функции буферизации (временное хранение данных) и сопряжения компьютера с сетевым кабелем. Сетевыми адаптерами реализуются функции физического уровня, а функции канального уровня семиуровневой модели OSI реализуются сетевыми адаптерами и их драйверами. Адаптеры снабжены собственным процессором и памятью. Карты классифицируются по типу порта, посредством которого они соединяются с компьютером, например: ISA, PCI, USB. Наиболее распространенные из них – это сетевые карты PCI. Карта, как правило, устанавливается в слот расширения PCI, расположенный на материнской плате компьютера, и подключается к сетевому кабелю разъемами типа RJ-45 или BNC. Сетевые карты можно разделить на два типа: • адаптеры для клиентских компьютеров; • адаптеры для серверов. В зависимости от применяемой технологии вычислительных сетей Ethernet, Fast Ethernet или Gigabit Ethernet, сетевые карты обеспечивают скорость передачи данных: 10, 100 или 1 000 Мбит/с [54]. Промежуточное коммуникационное оборудования вычислительных сетей используется с целью усиления и преобразования сигналов; для объединения узлов в физические сегменты; для разделения вычислительных сетей на логические сегменты. Потому что разделение вычислительных сетей на подсети способствует увеличению производительности сети и объединению сегментов сетей и сетей в единую вычислительную сеть. «Switch (свитч, коммутатор) – устройство, предназначенное для соединения нескольких узлов компьютерной сети в пределах одного сегмента» (рис. 4.7) [9]. В отличие от концентратора, свитч распространяет трафик только к нужному порту, а не ко всем, что препятствует образованию коллизий и не перегружает сеть. �Содержание Рис. 4.7. Коммутатор Switch работает на канальном уровне эталонной модели OSI и может соединять сегменты сети по MAC-адресам. Принцип работы коммутатора: коммутатор хранит в памяти таблицу MAC, в которой прописано соответствие MAC-адреса узла и порта компьютера. При первом включении switch таблица пуста, и он работает в режиме обучения. Свитч отправляет пакеты на все порты, а потом анализирует их, определяя MAC-адрес отправителя, и записывает его в таблицу. И теперь, если на один из портов коммутатора поступит пакет, предназначенный для этого компьютера, этот пакет будет отправлен только на соответствующий порт. В результате трафик локализуется. Коммутаторы можно разделить на управляемые и неуправляемые. Управляемые позволяют контролировать коммутацию на канальном и сетевом уровнях модели OSI. Управление коммутатором может осуществляться посредством протокола Webинтерфейса, SNMP и RMON. Repeater (повторитель) – устройство для соединения двух сегментов сети, как правило шинных (рис. 4.8). Главная задача повторителя – восстановление исходного уровня информационного сигнала, за счет чего возможно расширение сети. Repeater применяется либо внутри одного сегмента шины, либо соединяет два. Ввиду того, что топология «шина» используется сегодня достаточно редко, при построении сетей повторители практически не применяются. Рис. 4.8. Повторитель �Содержание Hub (концентратор) – многопортовое устройство для соединения нескольких сегментов сети, количество которых равно количеству портов на самом концентраторе (рис. 4.9). Концентраторы бывают 8-ми портовые, 16-ти портовые и 32-х портовые. Пассивный концентратор не имеет функционального элемента, предназначенного для определения узла сети и локализации трафика. По этой причине Hub может распознать, только с какого порта поступил сигнал. Концентратор отправляет пакеты на все сегменты сети, что приводит к бесполезной загрузке. Поэтому при большом числе узлов в сети работоспособность сети снижается и возникает вероятность возникновения коллизий. На сегодняшний день концентраторы заменены коммутаторами. Рис. 4.9. Концентратор Bridge (мост) – сетевое оборудование для объединения сегментов локальной сети (рис. 4.10). Сетевой мост работает на канальном уровне эталонной модели OSI, обеспечивая ограничение домена коллизий (в случае сети Ethernet). Мосты направляют фреймы данных в соответствии с MAC-адресами фреймов. Мосты обрабатывают трафик, используя центральный процессор, коммутатор же использует для этих целей коммутационную матрицу (аппаратную схему для коммутации пакетов). В настоящее время мосты практически не используются, кроме ситуаций, когда соединяются сегменты сети с разной организацией первого уровня, например, между xDSL соединениями, оптикой, Ethernet. Рис. 4.10. Мост �Содержание К апаратным средствам реализации компьютерных сетей также относят «router (маршрутизатор) – сетевое устройство, которое принимает решение о пересылке пакетов сетевого уровня (уровень 3 модели OSI) между различными сегментами сети на основе информации о топологии сети и определенных правил» (рис. 4.11) [9]. Маршрутизатор работает на более высоком уровне, нежели коммутатор и сетевой мост. Обычно маршрутизатор использует адрес получателя, указанный в пакетах данных, и определяет по таблице маршрутизации маршрут, по которому следует передать данные. Если в таблице маршрутизации для адреса нет описанного маршрута, пакет отбрасывается. Существуют и другие способы определения маршрута пересылки пакетов: когда, например, используется адрес отправителя, протоколы верхних уровней и другая информация, содержащаяся в заголовках пакетов сетевого уровня. Роутеры также могут осуществлять: трансляцию адресов отправителя и получателя, фильтрацию транзитного потока данных на основе определенных правил с целью ограничения доступа, шифрование/дешифрование передаваемых данных. Таблица маршрутизации содержит информацию, на основе которой маршрутизатор принимает решение о дальнейшей пересылке пакетов. Таблица состоит из некоторого числа записей – маршрутов, в каждой из которых содержится адрес сети получателя, адрес следующего узла, которому следует передавать пакеты и некоторый вес записи – метрика. Метрики записей в таблице играют роль в вычислении кратчайших маршрутов к различным получателям. В зависимости от модели маршрутизатора и используемых протоколов маршрутизации, в таблице маршрутизации также может содержаться некоторая дополнительная служебная информация. Рис. 4.11. Маршрутизатор �Содержание «Gateway (шлюз) – аппаратный маршрутизатор или программное обеспечение, предназначенные для сопряжения компьютерных сетей, использующих разные протоколы» (рис. 4.12) [8]. Сетевые шлюзы являются кроссплатформенными. Основная задача сетевого шлюза – конвертировать протокол между сетями. Роутер сам по себе принимает, проводит и отправляет пакеты только между сетями, использующими одинаковые протоколы. Сетевой шлюз может с одной стороны принять пакет, сформатированный под один протокол (например, Apple Talk) и перед отправкой в другой сегмент сети конвертировать его в пакет другого протокола (например, TCP/IP). Сетевые шлюзы могут быть аппаратным решением, программным обеспечением или и тем и другим одновременно, но обычно это программное обеспечение, которое устанавливается на роутер или компьютер. Сетевой шлюз должен «понимать» все протоколы, используемые роутером [55]. Рис. 4.12. Шлюз �Содержание Контрольные вопросы к главе 4 1. Что называют звеном? 2. Сформулируйте определение составного канала 3. Из чего состоит линия связи? 4. Назовите типы связи. 5. Что представляют собой проводные (воздушные) линии? 6. Назовите и охарактеризуйте основные типы кабелей. 7. В чем состоит принципиальное отличие неэкранированной витой пары и экранированной? между кабелем на основе 8. Перечислите основные преимущества волоконно-оптических линий связи по сравнению с линиями связи на основе металлических кабелей? 9. Что относится к коммуникационному оборудованию компьютерных сетей? 10.Что относится к промежуточной аппаратуре компьютерных сетей? 11.В чем состоит главное отличие коммутатора от концентратора? 12.В чем заключается основная задача сетевого шлюза? �Содержание Глава 5. Беспроводная передача данных и беспроводные технологии Беспроводная связь стала использоваться для коммуникации ненамного позже, чем проводная. Уже в 90-х годах XIX века были проведены первые эксперименты по передаче телеграфных сообщений с помощью радиосигналов, а в 20-е годы XX века началось применение радио для передачи голоса. Сегодня существует большое число беспроводных телекоммуникационных систем, в том числе не только широковещательных, таких как радио или телевидение. Беспроводные системы также широко используются как транспортное средство для передачи дискретной информации. Для создания протяженных линий связи используются радиорелейные и спутниковые системы, существуют также беспроводные системы доступа к сетям операторов связи и беспроводные локальные сети. 5.1. Беспроводная линия связи 5.2. Беспроводные системы 5.2.1. Двухточечная связь 5.2.2. Связь одного источника и нескольких приемников 5.3. Спутниковые системы 5.3.1. Геостационарный спутник 5.3.2. Средневысотные спутники 5.3.3. Низкоорбитальные спутники 5.4. Технология Bluetooth 5.5. Технология Wi-Fi 5.5.1. Принцип работы Wi-Fi 5.5.2. Основные стандарты Wi-Fi 5.5.3. Преимущества и недостатки Wi-Fi 5.5.4. Юридический статус Wi-Fi Контрольные вопросы к главе 5 �Содержание 5.1. Беспроводная линия связи Беспроводная линия связи строится по следующей схеме: каждый узел оснащается антенной, которая одновременно является передатчиком и приемником электромагнитных волн. Электромагнитные волны распространяются в атмосфере или в вакууме со скоростью 3×108 м/c во всех направлениях или же в пределах определенного сектора. Направленность или ненаправленность распространения зависит от типа антенны. На рис. 5.1 показана параболическая антенна, которая является направленной. Другой тип антенн – изотропные антенны, представляющие собой вертикальный проводник длиной в четверть волны излучения, являются ненаправленными. Изотропные антенны широко используются в автомобилях и портативных устройствах. Распространение излучения во всех направлениях можно также обеспечить посредством нескольких направленных антенн. Рис. 5.1. Беспроводная линия связи Так как при ненаправленном распространении электромагнитные волны заполняют все пространство (в пределах определенного радиуса, определяемого затуханием мощности сигнала), то это пространство может служить разделяемой средой. Разделение среды передачи порождает те же противоречия, что и в локальных сетях, однако здесь они усугубляются тем, что пространство, в отличие от кабеля, является общедоступным, а не принадлежит одной организации. Кроме того, проводная среда строго определяет направление распространения сигнала в пространстве, а беспроводная среда является ненаправленной. Для передачи дискретной информации с помощью беспроводной линии связи необходимо модулировать электромагнитные колебания передатчика в соответствии с потоком передаваемых битов. Эту функцию осуществляет DCE-устройство, которое находится между антенной и DTE-устройством. В качестве DTE-устройства может выступать коммутатор, компьютер или маршрутизатор компьютерной сети. �Содержание 5.2. Беспроводные системы 5.2.1. Двухточечная связь 5.2.2. Связь одного источника и нескольких приемников �Содержание 5.2.1. Двухточечная связь Типичная схема проводного двухточечного канала применяется и для беспроводной связи. По двухточечной схеме могут работать беспроводные каналы различного назначения, использующие различные диапазоны частот. В телекоммуникационных первичных сетях такая схема уже долгое время используется для создания радиорелейных линий связи. Такую линию образуют несколько башен, на которых установлены параболические направленные антенны (рис. 5.2). Каждая такая линия работает в микроволновом диапазоне на частотах в несколько гигагерц. Направленная антенна концентрирует энергию в узком пучке, что позволяет передавать информацию на достаточно протяженные расстояния, обычно до 50 км. Высокие башни обеспечивают прямую видимость антенн. Пропускная способность линии может быть достаточно высокой, обычно она находится в пределах от нескольких мегабит в секунду до сотен мегабит в секунду. Такие линии могут быть как магистральными, так и линиями доступа. Операторы связи часто используют такие линии, когда проложить оптоволокно не является возможным, например ввиду высокозатратности или из-за природных условий. Диапазоны 900 МГц и 5 ГГц не во всех странах являются свободными от лицензирования. Рис. 5.2. Радиорелейная линия связи Радиорелейная линия связи может использоваться в городе для соединения двух зданий. Так как высокая скорость в таком случае не всегда нужна (например, нужно соединить небольшой сегмент локальной сети с основной локальной сетью предприятия), то здесь могут применяться радиомодемы, работающие в АМдиапазоне. Для связи двух зданий может также использоваться лазер, обеспечивая высокую информационную скорость (до 155 Мбит/с), но только при соответствующем состоянии атмосферы. �Содержание Беспроводная двухточечная линия связи также может использоваться и для соединения двух узлов (рис. 5.3). Такая линия образует простейший сегмент локальной сети, поэтому расстояния и мощности сигнала здесь совершенно другие. Для расстояний в пределах одного помещения могут использоваться как диапазон инфракрасных волн (рис. 5.3а), так и микроволновый диапазон (рис. 5.3б). Большинство современных ноутбуков оснащено встроенным инфракрасным портом, поэтому такое соединение может быть образовано автоматически, как только порты двух компьютеров окажутся в пределах прямой видимости (или видимости отраженного луча). Микроволновый вариант работает в пределах нескольких десятков или сотен метров. Однако при распространении микроволнового сигнала в помещении необходимо учитывать многочисленные факторы, которые создают помехи, например: дифракция, отражение, рассеивание, а также эффекты проникновения волн через стены и межэтажные перекрытия. Рис. 5.3. Беспроводная связь двух компьютеров �Содержание 5.2.2. Связь одного источника и нескольких приемников Схема беспроводного канала с одним источником и несколькими приемниками характерна для такой организации доступа, при которой многочисленные пользовательские терминалы соединяются с базовой станцией (Base Station, BS). Беспроводные линии связи для схемы одного источника и нескольких приемников используются как для фиксированного доступа, так и для мобильного. На рис. 5.4 показан вариант фиксированного доступа с помощью микроволновых линий связи. Оператор связи использует высокую башню для того, чтобы обеспечить прямую видимость с антеннами, установленными на крышах зданий своих клиентов. Подобный вариант может представлять собой набор двухточечных линий связи – по количеству зданий, которые необходимо соединить с базовой станцией. Но, учитывая тот фактор, что для каждого нового клиента нужно устанавливать новую антенну на башне, этот вариант будет достаточно затратным. По этой причине для экономии обычно применяют антенны, захватывающие определенный сектор, например в 45°. Тогда за счет нескольких антенн оператор может обеспечить связь в пределах полного сектора в 360°, конечно, на ограниченном расстоянии (обычно в несколько километров). Пользователи линий доступа могут обмениваться информацией только с базовой станцией, а базовая станция обеспечивает взаимодействие между отдельными пользователями. Базовая станция обычно соединяется проводной связью с проводной частью сети, обеспечивая коммуникацию с пользователями других базовых станций или пользователями проводных сетей. Базовая станция называется также точкой доступа (Access Point, АР). Точка доступа: включает в себя DCE-оборудование, необходимое для образования линии связи; • является коммутатором сети (телефонным коммутатором / коммутатором пакетов), доступ к которой она обеспечивает. • Рис. 5.4. Фиксированный беспроводный доступ �Содержание 5.3. Спутниковые системы Спутниковая связь используется для организации высокоскоростных микроволновых протяженных линий. Так как для таких линий связи нужна прямая видимость, которую из-за кривизны Земли невозможно обеспечить на больших расстояниях, то спутник как отражатель сигнала является естественным решением этой проблемы (рис. 5.5). Рис. 5.5. Планета Земля и спутник Концепция использования искусственного спутника Земли для создания линий связи появилась задолго до запуска в 1957 году первого такого спутника Советским Союзом. Писатель-фантаст Артур Кларк, как и его знаменитые предшественники Жюль Верн и Герберт Уэллс, которым удалось предопределить много технических изобретений до их появления, в 1945 году описал геостационарный спутник, который висит над одной точкой экватора и предоставляет связь на достаточно большие расстояния. Первый спутник, запущенный Советским Союзом в годы холодной войны, обладал очень ограниченными телекоммуникационными возможностями – он передавал радиосигнал «бип-бип», извещая мир о своем присутствии в космосе. После этого события, в 1962 году, в США был запущен первый телекоммуникационный спутник Telstar-1, который поддерживал 600 голосовых каналов. С течением времени усложняются функции спутника как телекоммуникационного узла. Сегодня спутник может выступать в качестве узла первичной сети, а также в качестве телефонного коммутатора или коммутатора/маршрутизатора компьютерной сети. Для этих целей, аппаратура спутников может взаимодействовать не только с наземными станциями, но и между собой, образуя прямые космические беспроводные линии связи. �Содержание Принципиальных отличий между техникой передачи микроволновых сигналов в космосе и техникой передачи микроволновых сигналов на Земле нет. Но у спутниковых линий связи есть характерная особенность: один из узлов такой линии связи постоянно находится в полете, причем на значительно удаленном расстоянии от других узлов (рис. 5.6). Рис. 5.6. Спутник Спутники связи обладают определенными свойствами, вследствие чего они широко применяются в различных областях. Спутник связи включает в себя несколько транспондеров, каждый из которых настроен на определенную часть частотного спектра. Транспондеры усиливают сигналы и преобразуют их на новую частоту, чтобы при отправке на планету отраженный сигнал не накладывался на прямой. Нисходящий луч может быть как широким, покрывающим огромные пространства на планете, так и узким, который можно принять в области, ограниченной лишь несколькими сотнями километров. Последний метод называется трубой. В соответствии с законом Кеплера, период обращения спутника равен радиусу орбиты в степени 3/2. Из этого следует, что, чем выше орбита, тем дольше период. Вблизи поверхности Земли период обращения вокруг нее составляет примерно 90 минут. Следовательно, спутники, расположенные на малой высоте, слишком быстро исчезают из вида приемно-передающих устройств, расположенных на Земле, поэтому необходимо организовывать непрерывные зоны покрытия. На высоте 35 800 км период составляет 24 часа. А на высоте 384 000 км спутник будет обходить Землю целый месяц. �Содержание Период обращения спутника не является единственным критерием, по которому определяют, где его разместить. Необходимо также учитывать пояса Ван Аллена (Van Allen belts) – области скопления частиц с большим зарядом, находящихся в зоне действия магнитного поля Земли (рис. 5.7). Любой спутник, попав в такой пояс, довольно быстро будет уничтожен этими частицами. В результате учета этих факторов были выделены три зоны, в которых можно безопасно размещать искусственные спутники. Рис. 5.7. Спутники связи и их свойства: высота орбиты, задержка, число спутников, необходимое для покрытия всей поверхности земного шара 5.3.1. Геостационарный спутник 5.3.2. Средневысотные спутники 5.3.3. Низкоорбитальные спутники �Содержание 5.3.1. Геостационарный спутник Геостационарный спутник расположен над определенной точкой экватора и в точности следует скорости вращения Земли (рис. 5.8). Это обусловлено следующими факторами: • четверть поверхности Земли оказывается с такой высоты в зоне прямой видимости, поэтому с помощью геостационарных спутников просто организовать широковещание в пределах страны или континента; • сам спутник неподвижен для наземных антенн, что значительно облегчает организацию связи, так как не нужно автоматически корректировать направление наземной антенны, как это приходится делать для других типов спутников. Однако. с появлением в 1990 году небольших всенаправленных антенн, теперь уже нет необходимости в отслеживании за положением низкоорбитального спутника, достаточно, чтобы он находился в зоне прямой видимости; • геостационарный спутник находится за пределами земной атмосферы, что повышает срок его эксплуатации. Низкоорбитальные же спутники из-за трения о воздух постоянно теряют высоту и им приходится восстанавливать ее с помощью двигателей. Рис. 5.8. Геостационарный спутник �Содержание Посредством использования нескольких антенн, геостационарные спутники обычно поддерживают большое количество каналов. Раньше для работы с геостационарными спутниками в качестве антенн требовались очень большие «тарелки» (диаметром до 10 м), что значительно затрудняло использование геостационарных спутников для небольших предприятий. Но, благодаря появлению направленных антенн, устанавливаемых на спутниках, диаметр «тарелок» значительно уменьшился. Направленные антенны создают сигнал, который можно принимать с помощью сравнительно небольших наземных антенн – апертурных терминалов (Very Small Aperture Terminals, VSAT). В настоящее время наземные станции, оснащенные VSAT, предоставляют разнообразный спектр услуг, например, телефония, конференции, передача данных. К недостаткам геостационарных спутников можно отнести колоссальную удаленность спутника от поверхности Земли, что, в свою очередь, приводит к большим задержкам распространения сигнала – от 230 до 280 мс. Поэтому при использовании геостационарного спутника для передачи разговора или телевизионного диалога возникают продолжительные паузы, мешающие общению. Кроме того, на таких расстояниях потери сигнала высоки, что означает необходимость применения мощных передатчиков и тарелок больших размеров. Также недостатком геостационарного спутника с его круговой орбитой является достаточно низкое качество связи для районов, близких к Северному и Южному полюсам. Сигналы в таких районах проходят большие расстояния, чем в районах, расположенных в экваториальных и умеренных широтах, и, как следствие, больше ослабляются. Решением данного противоречия является спутник с ярко выраженной эллиптической орбитой, который приближается к Земле как раз в районе Северного и Южного полюсов. Место на орбите геостационарного спутника также регулируется союзом ITU. Сегодня наблюдается определенный дефицит таких мест, так как геостационарные спутники не могут располагаться на орбите ближе, чем 2° друг к другу. Из этого следует, что на орбите может находиться не более 180 геостационарных спутников [47]. �Содержание 5.3.2. Средневысотные спутники Средневысотные спутники размещаются на высоте от 5 000 км до 15 000 км и функционируют по низким круговым и эллиптическим орбитам. Один такой спутник может охватить около 25 % поверхности Земли. Для глобального охвата наиболее населенных районов земного шара необходимо 7–12 средневсотных спутников. Период обращения спутника на средневысотной орбите составляет около 6 часов, из которых он лишь несколько минут проводит в тени Земли, поэтому длительность циклов зарядки/разрядки солнечных батарей и их частота меньше, чем у низкоорбитальных систем. Срок службы аппаратов до 12 лет. Полная задержка радиосигнала составляет не более 130 мс. �Содержание 5.3.3. Низкоорбитальные спутники Низкоорбитальные спутники используют орбиты на высоте от 700 км до 1 500 км. Из полного периода обращения (100 минут) на теневой стороне Земли находятся 30 минут. Аккумуляторные батареи на борту низкоорбитальных спутников должны обеспечивать приблизительно 5 000 циклов зарядки/разрядки в год. Один аппарат способен охватить не более 6–7 % территории Земли. Для полного покрытия поверхности земли необходимо 48–60 низкоорбитальных спутников. Ввиду относительно небольших расстояний от поверхности планеты, к основным преимуществам низкоорбитальных спутников относят: пониженную мощность передатчиков, малые размеры антенн и распространения сигнала около 20–25 мс. Основной недостаток данного вида спутников – небольшая площадь покрытия, диаметр которой составляет всего около 8 000 км. Период оборота такого спутника вокруг Земли составляет от 1,5 до 2 часов, а время видимости спутника наземной станцией – всего 20 минут. Это означает, что постоянная связь с помощью низкоорбитальных спутников может быть обеспечена, только когда на орбите их находится достаточно большое количество. Кроме того, атмосферное трение снижает срок службы таких спутников до 8–10 лет. Если основным назначением геостационарных спутников является широковещание и удаленная связь, то низкоорбитальные спутники служат в качестве средства поддержания мобильной связи. В начале 90-х годов прошлого века достоинства компактных терминальных устройств для низкоорбитальных спутников показались руководителям компании Motorola более важными, чем их недостатки. Вместе с несколькими крупными партнерами эта компания начала проект Indium, цель которого заключалась в создании всемирной спутниковой сети, обеспечивающей мобильную связь в любой точке земного шара. Ведь в конце 80-х годов XX века еще не существовало такой плотной системы сот мобильной телефонии, как сегодня. В 1997 году группа из 66 спутников была запущена, а в 1998 году началась коммерческая эксплуатация системы Iridium. Спутники Iridium действительно покрывают всю поверхность земного шара, вращаясь по 6 орбитам, проходящим через полюсы Земли. На каждой орбите находится по 11 спутников, передатчики которых работают на частоте 1,6 ГГц с полосой пропускания 10 МГц. Эта полоса расходуется 240 каналами по 41 кГц каждый. За счет многократного использования частот система Iridium поддерживает 253 440 каналов, организуя системы скользящих по поверхности Земли сот. Для пользователей системы Iridium основным видом услуги являлась телефонная связь и передача данных со скоростью 2,4 Кбит/с. Спутники Iridium обладают значительным интеллектом, они могут, пользуясь специальными межспутниковыми каналами, передавать друг другу информацию со скоростью 25 Мбит/с. Поэтому телефонный вызов идет от спутникового телефона Iridium прямо на спутник, находящийся в зоне видимости. Затем этот спутник маршрутизирует вызов через систему промежуточных �Содержание спутников тому спутнику, который в данный момент ближе к вызываемому абоненту. Система Iridium представляет собой сеть с полным собственным стеком протоколов, поддерживающим всемирный роуминг. Однако коммерческие успехи Iridium оказались незначительными, и через два года своего существования компания обанкротилась. Расчет на мобильных телефонных абонентов оказался неверным – к моменту начала работы наземная сеть сотовой связи уже покрывала большую часть территории развитых стран. А услуги по передаче данных со скоростью 2,4 Кбит/с не соответствовали потребностям пользователей конца XX века. Сегодня система Iridium снова работает, теперь уже с новым владельцем и новым именем – Iridium Satellite. В 2017–2019 годах было осуществлено развертывание обновленной орбитальной группировки Iridium NEXT из 75 спутников новой модели. Другой известной системой низкоорбитальных спутников является Globalstar. В отличии от Iridium, 48 низкоорбитальных спутников Globalstar выполняют традиционные для геостационарных спутников функции – принимают телефонные вызовы от мобильных абонентов и передают их ближайшей наземной базовой станции. Маршрутизацию вызовов выполняет базовая станция, перенаправляющая вызов базовой станции, ближайшей к спутнику, в зоне видимости которого находится вызываемый абонент. Межспутниковые каналы не используются. Помимо телефонных разговоров, Globalstar передает данные со скоростью 4,8 Кбит/с. Еще одна сеть LEO – Orbcomm предоставляет сервис, ориентированный на передачу коротких сообщений в режиме «машина–машина», например, между промышленными установками или датчиками, расположенными в труднодоступных районах. Доставка сообщений не всегда осуществляется в режиме реального времени. Если спутник невидим, терминал Orbcomm просто хранит пакеты, пока космический аппарат не войдет в зону видимости. Это приводит к чрезвычайно значительной неравномерности в передаче данных. Вместо привычных для пользователей Интернета задержек в доли секунды, в этой сети паузы иногда измеряются минутами. �Содержание 5.4. Технология Bluetooth Технология Bluetooth поддерживает множество приложений, например таких, как: передача данных, графики, аудио, видео и т. д. и предназначена для унификации возможностей ближней радиосвязи. Эта технология, прежде всего, призвана обеспечить взаимодействие между устройствами, относящимися к разным отраслям промышленности: компьютеры, мобильная связь, автомобильный рынок. Устройство Bluetooth – это внедренное в микрочип радиоустройство ближнего действия. Стандарты Bluetooth разрабатываются и публикуются промышленным консорциумом Bluetooth SIG (Special Interest Group). Работая в диапазоне 2,4 ГГц (диапазон ISM – общедоступные частоты для маломощных устройств), два аппарата Bluetooth, находящиеся на расстоянии до 10 м, могут передавать данные со скоростью до 720 Кбит/с, а при использовании технологии EDR (Enhanced Data Rate – повышенная скорость передачи), которая присутствует, начиная с версии 2.0, – до 2 200 Кбит/с. При применении устройства Bluetooth с дополнительным усилителем мощности расстояние передачи может быть увеличено до 100 м. Технология Bluetooth рассчитана на работу в среде со многими пользователями, позволяя организовывать ad-hoc сети. Слово Bluetooth – перевод на английский язык датского слова «Blåtand» («Синезубый»). Это прозвище носил король Харальд I, правивший в X веке Данией и частью Норвегии и объединивший враждовавшие датские племена в единое королевство. Подразумевается, что Bluetooth делает то же самое с протоколами связи, объединяя их в единый универсальный стандарт. 5.4.1 Принцип действия Bluetooth Принцип действия Bluetooth основан на использовании радиоволн. Радиосвязь Bluetooth осуществляется в ISM-диапазоне (англ. Industry, Science and Medicine), который используется в различных бытовых приборах и беспроводных сетях (свободный от лицензирования диапазон 2,4–2,4835 ГГц). В Bluetooth применяется метод расширения спектра со скачкообразной перестройкой частоты (англ. Frequency Hopping Spread Spectrum, FHSS). Метод FHSS прост в реализации, стоимость оборудования сравнительно небольшая и он обеспечивает устойчивость к широкополосным помехам. Согласно алгоритму FHSS, в Bluetooth несущая частота сигнала скачкообразно меняется 1 600 раз в секунду (всего выделяется 79 рабочих частот шириной в 1 МГц, а в Японии, Франции и Испании полоса уже – 23 частотных канала). Последовательность переключения между частотами для каждого соединения является псевдослучайной и известна только передатчику и приемнику, которые каждые 625 мкс (один временной слот) синхронно перестраиваются с одной несущей частоты на другую. Таким образом, если рядом работают несколько пар приемник– �Содержание передатчик, то они не мешают друг другу. Этот алгоритм является также составной частью системы защиты конфиденциальности передаваемой информации: переход происходит по псевдослучайному алгоритму и определяется отдельно для каждого соединения. При передаче цифровых данных и аудиосигнала со скоростью 64 кбит/с в обоих направлениях, используются различные схемы кодирования: аудиосигнал не повторяется, а цифровые данные в случае потери пакета будут переданы повторно. Протокол Bluetooth поддерживает не только соединение «point-to-point», но и соединение «point-to-multipoint» [74]. В середине июня 2016 года Bluetooth Special Interest Group (SIG) выпустила улучшенную беспроводную технологию Bluetooth версии 5.0, которая в сравнении с предыдущими версиями, работает быстрее и в большем диапозоне, а именно: • скорость передачи информации выросла до 2 Мбит/с; • дальность передачи с помощью Coded PHY и Forward Error Correction (FEC) увеличилась в 4 раза; • все устройства, оборудованные чипами Bluetooth 5.0 совместимы с устройствами, работающими со старыми протоколами и предыдущими версиями этой технологии; • пропускная способность выросла в 8 раз. В условиях стремительного развития рынка беспроводных гаджетов, Bluetooth 5.0 в течение ближайшего времени может дополняться новыми апгрейдами, направленными на стабилизацию соединения между подключаемыми устройствами. �Содержание 5.5. Технология Wi-Fi Wi-Fi (англ. Wireless Fidelity — «беспроводная точность») – торговая марка Wi-Fi Alliance для беспроводных сетей на базе стандарта IEEE 802.11. Wi-Fi был создан в 1991 году NCR Corporation/ AT&T (впоследствии – Lucent Technologies и Agere Systems) в Ньивегейн, Нидерланды. Продукты, предназначавшиеся изначально для систем кассового обслуживания, были выведены на рынок под маркой WaveLAN и обеспечивали скорость передачи данных от 1 до 2 Мбит/с. Создатель Wi-Fi – Вик Хейз (Vic Hayes) находился в команде, участвовавшей в разработке таких стандартов, как IEEE 802.11b, IEEE 802.11a и IEEE 802.11g. Wi-Fi – это современная, развивающаяся и перспективная беспроводная технология, которая использует радиоканалы для передачи данных. Данная технология предполагает наличие точки доступа/маршрутизатора Wi-Fi (стандарты 802.11a/b/g/n/ ас), которая обеспечивает стабильный доступ к сети из некоторой области радиусом до 45 метров в помещении и около 90 метров на открытом пространстве. 5.5.1. Принцип работы Wi-Fi 5.5.2. Основные стандарты Wi-Fi 5.5.3. Преимущества и недостатки Wi-Fi 5.5.4. Юридический статус Wi-Fi �Содержание 5.5.1. Принцип работы Wi-Fi Обычно схема Wi-Fi сети содержит не менее одной точки доступа и не менее одного клиента. Также возможно подключение двух клиентов в режиме точка-точка (Ad-hoc), когда точка доступа не используется, а клиенты соединяются посредством сетевых адаптеров «напрямую». Минимальная скорость передачи данных для сетей Wi-Fi составляет 0,1 Мбит/с, так как точка доступа передает свой идентификатор сети (SSID) с помощью специальных сигнальных пакетов на скорости 0,1 Мбит/с каждые 100 мс. Зная SSID сети, клиент может выяснить, возможно ли подключение к данной точке доступа. При попадании в зону действия двух точек доступа с идентичными SSID приемник может выбирать между ними на основании данных об уровне сигнала. Стандарт Wi-Fi дает клиенту полную свободу при выборе критериев для соединения. Однако, стандарт не описывает все аспекты построения беспроводных локальных сетей Wi-Fi. Поэтому каждый производитель оборудования решает эту задачу посвоему, применяя те подходы, которые он считает наилучшими с той или иной точки зрения. Способы организации беспроводных локальных сетей можно классифицировать по различным основаниям. По способу объединения точек доступа в единую систему можно выделить: • автономные точки доступа (децентрализованные); • точки доступа, работающие под управлением контроллера (централизованные); • бесконтроллерные, но не автономные (управляемые без контроллера). По способу организации и управления радиоканалами можно выделить беспроводные локальные сети: • со статическими настройками радиоканалов; • с динамическими (адаптивными) настройками радиоканалов; • со «слоистой» или многослойной структурой радиоканалов. К точке доступа подключаются устройства-клиенты: нетбуки, планшеты, Smart TV, компьютеры, ноутбуки, смартфоны и другие мобильные устройства, имеющие Wi-Fi адаптеры (приемники). После подключения мгновенно обеспечивается доступ в сеть Интернет или локальную сеть. �Содержание 5.5.2. Основные стандарты Wi-Fi IEEE 802.11 – определяет набор протоколов для самых низких скоростей передачи данных и является базовым стандартом WLAN. IEEE 802.11a – протокол не совместим с 802.11b и несет в себе более высокие скорости передачи, чем 11b. Использует частотные каналы в спектре 5 GHz. Максимальная пропускная способность до 54 Мбит/c. IEEE 802.11b – стандарт использует более быстрые скорости передачи и вводит больше технологических ограничений. Использует частотные каналы в спектре 2.4 GHz. Максимальная пропускная способность до 11 Мбит/c. IEEE 802.11g – стандарт использует скорости передачи данных эквивалентные 11а. Используются частотные каналы в спектре 2.4 GHz. Протокол совместим с 11b. Максимальная пропускная способность до 54 Мбит/c. IEEE 802.11n – коммерческий Wi-Fi стандарт, который использует частотные каналы в спектрах 2.4 GHz и 5 GHz. Совместим с 11b/11a/11g. Максимальная пропускная способность до 300 Мбит/ c. IEEE 802.11ac – стандарт беспроводных локальных сетей Wi-Fi, работающий в диапазоне частот 5 GHz. Основными преимуществами стандарта WiFi 802.11ас являются высокие скорости передачи в радиоканале и большая агрегированная полоса пропускания точки доступа, а также более совершенные механизмы контроля активного и пассивного состояния клиентских устройств и, как следствие – значительная экономия заряда батареи мобильного устройства. Стандарт позволяет существенно расширить пропускную способность сети, начиная от 433 Мбит/с. �Содержание 5.5.3. Преимущества и недостатки Wi-Fi Преимущества сетей Wi-Fi: возможность беспроводного доступа в сеть Интернет; экономие средств и времени, так как не нужно осуществлять монтаж кабельных линий; • упрощеный процесс масштабирования сетей; • глобальная совместимость девайсов. Wi-Fi – это семейство глобальных стандартов, поэтому устройство, произведенное в США, должно прекрасно работать в странах СНГ, и наоборот; • излучение от Wi-Fi устройств в момент передачи данных в 100 раз меньше, чем у сотового телефона. • • Недостатки Wi-Fi: • • • • • • • Правовой аспект. В различных странах по-разному подходят к использованию частотного диапазона и параметрам передатчиков/приемников беспроводного сигнала стандартов IEEE 802.11. В одних странах, к примеру, требуется регистрация всех Wi-Fi сетей, работающих вне помещений. В других налагается ограничение на используемые частоты или мощность передатчика. В странах СНГ использование Wi-Fi без разрешения на использование частот от Государственной комиссии по радиочастотам возможно для организации сети внутри зданий, закрытых складских помещений и производственных территорий. Стабильность связи. Стандартные home Wi-Fi маршрутизаторы распространенных стандартов 802.11Ь или 802.11g имеют радиус действия порядка от 40 метров до 50 метров в помещении и до 90 метров снаружи (в зависимости от рабочей частоты). Некоторые электронные устройства (микроволновка) или погодные явления ослабляют уровень сигнала. Перекрестные помехи. При большой плотности точек доступа могут возникнуть проблемы доступа к открытой точке доступа при наличии рядом хотспота, работающего на том же или соседнем канале и использующем шифрование. Факторы производства. К сожалению, производители не всегда четко придерживаются стандартов, поэтому некоторые устройства могут работать нестабильно или на меньших скоростях. Энергопотребление. Достаточно высокое потребление энергии, что уменьшает время жизни батарей и повышает температуру устройства. Безопасность. Стандарт шифрования WEP является одним из самых распространенных и относительно легко взламываемых стандартов. А разработанные ранее точки доступа не поддерживают более надежный протокол WPA, хотя на сегодняшний день наиболее оптимальным считается протокол WPA2. Ограниченная функциональность. При передаче небольших пакетов данных к ним присоединяется большое количество служебной информации, что ухудшает качество связи. Поэтому Wi-Fi не рекомендуется использовать для работы в IPтелефонии, использующей протокол RTP: качество связи не гарантировано. �Содержание 5.5.4. Юридический статус Wi-Fi Юридический статус Wi-Fi различается в разных странах. В США диапазон 2.5 ГГц разрешается использовать без лицензии, при условии, что мощность не превышает определенную величину, и такое использование не создает помех тем, кто имеет лицензию. В России использование Wi-Fi без разрешения на использование частот от Государственной комиссии по радиочастотам возможно для организации сети внутри зданий, закрытых складских помещений и производственных территорий. Для легального использования внеофисной беспроводной сети Wi-Fi необходимо получить разрешение на использование частот. �Содержание Контрольные вопросы к главе 5 1. Какой тип связи возник раньше? 2. Назовите типы антенн. 3. Что такое точка доступа? 4. Перечислите основные типы спутников и их преимущества и недостатки. 5. Для чего предназначена технология Bluetooth? 6. Опишите принцип действия Bluetooth, на чем он основан? 7. Что является основным элементом организации сетей Bluetooth? 8. Опишите формат кадра Bluetooth, состоящего из одного слота. 9. Назовите основные области применения технологии Bluetooth. 10.Что такое технология Wi-Fi? Опишите принцип работы Wi-Fi. �Содержание Глава 6. Мобильные системы 6.1. Мобильная связь 6.2. Поколения связи 6.2.1. Поколение 1G 6.2.2. Поколение 2G 6.2.3. Поколение 2.5G 6.2.4. Поколение 3G 6.2.5. Поколение 3.5G 6.2.6. Поколение 4G. LTE 6.2.7. Поколение 5G Контрольные вопросы к главе 6 �Содержание 6.1. Мобильная связь «Мобильная связь – это радиосвязь между абонентами, местоположение одного или нескольких из которых меняется» [9]. Одним из видов мобильной связи является сотовая связь. «Сотовая связь — один из видов радиосвязи, в основе которого лежит сотовая сеть» [8]. Ключевая особенность сотовой сети заключается в том, что общая зона покрытия делится на соты, определяющиеся зонами покрытия базовых станций. Соты перекрываются и вместе образуют единую сеть. На идеальной поверхности зона покрытия одной базовой станции представляет собой круг, поэтому составленная из них сеть имеет вид сот с шестиугольными ячейками. На сегодняшний день в большинстве схем мобильного доступа в основу положен принцип сот, которые представляют собой небольшие по площади территории, обслуживаемые одной базовой станцией. Концепция сот возникла не сразу. Изначально первые мобильные телефоны взаимодействовали с одной базовой станции, покрывающей значительную территорию. Идея небольших сот была впервые сформулирована еще в 1945 году. Первые тестовые участки сотовой сети появились в конце 60-х годов XX века, а их массовое коммерческое применение началось в начале 80-х годов прошлого века. Принцип разбиения всей области охвата сети на небольшие соты дополняется идеей многократного использования частоты. На рис. 6.1 показан вариант организации сот при наличии всего трех частот, при этом ни одна из соседних пар сот не задействует одну и ту же частоту. Многократное использование частот позволяет оператору рационально расходовать выделенный ему частотный диапазон, при этом абоненты и базовые станции соседних сот не испытывают проблем из-за интерференции сигналов. Конечно, базовая станция должна контролировать мощность излучаемого сигнала, чтобы две несмежные соты, работающие на одной и той же частоте, не создавали друг другу помех. При гексагональной форме сот количество повторяемых частот может быть больше, чем 3, например 4, 7, 9, 12, 13 и т. д. Если известно минимальное расстояние D между центрами сот, работающих на одной и той же частоте, то число сот (N) можно выбрать по формуле: N = D2/3R2, где R – радиус соты. �Содержание Рис. 6.1. Многократное использование частот в сотовой сети Небольшие по величине соты обеспечивают небольшие размеры и мощность терминального устройства пользователя, что позволяет современным мобильным телефонам быть такими компактными. Мобильные компьютерные сети пока не получили такого распространения, как телефонные, но принципы организации беспроводных линий связи в них остаются теми же. Главной проблемой мобильной линии связи остается переход терминального устройства из одной соты в другую. Эта процедура, которая называется эстафетной передачей, отсутствует при фиксированном доступе и относится к протоколам более высоких уровней, нежели физический [86]. Рассмотрим, как осуществляется звонок по мобильному телефону: 11.Пользователь набирает номер. 12.Телефонная трубка (HS – Hand Set) начинает поиск ближайшей базовой станции (BS – Base Station). Сотовая башня представляет собой приемопередающее, управляющее и коммуникационное оборудование, составляющее сеть. В состав базовой станции входят контроллер базовой станции (BSC – Base Station Controller) и несколько ретрансляторов (BTS – Base Transceiver Station). Базовые станции управляются мобильным коммутирующим центром (MSC – Mobile Service Center). Благодаря сотовой структуре ретрансляторы покрывают местность зоной уверенного приема в одном или нескольких радиоканалах с дополнительным служебным каналом, по которому происходит синхронизация, т. е. согласование протокола обмена аппарата и базовой станции по аналогии с процедурой модемной синхронизации (handshacking), в процессе которого устройства принимают соглашения о скорости передачи, канале и т. д. 13.Мобильный аппарат находит базовую станцию и происходит синхронизация, после чего контроллер базовой станции формирует полнодуплексный канал на мобильный коммутирующий центр через фиксированную сеть. 14.Центр передает информацию о мобильном терминале в четыре регистра: посетительский регистр подвижных абонентов или «гостей» (VLR – Visitor Layer Register), «домашний» регистр местных подвижных абонентов (HRL – Home Register �Содержание Layer), регистр подписчика или аутентификации (AUC – AUthentiCator) и регистр идентификации оборудования (EIR – Equipment Identification Register). Эта информация уникальна и находится в пластиковой абонентской микроэлектронной телекарточке или модуле (SIM – Subscriber Identity Module), по которому производятся проверка данных абонента и тарификация. В отличие от стационарных телефонов, за пользование которыми плата взимается в зависимости от нагрузки (числа занятых каналов), поступающей по фиксированной абонентской линии, плата за пользование мобильной связью взимается не с используемого телефонного аппарата, а с SIMкарты. SIM-карта представляет собой флэш-чип, выполненный по смарт-технологии (SmartVoltage) и имеющий необходимый внешний интерфейс. Информация хранится в стандарте уникального международного идентификатора абонента (IMSI – International Mobile Subscriber Identification). В сотовой связи применяется 56 бит кодирование. 15.На основании этих данных формируется представление системы о мобильном пользователе (его местоположение, статус в сети и т. д.) и происходит коммутация. Если мобильный пользователь во время разговора перемещается из зоны действия одного ретранслятора в зону действия другого, или даже между зонами действия разных контроллеров, на качестве связи это никак не отражается, поскольку система автоматически выбирает ту базовую станцию, связь с которой наиболее мощна. В зависимости от загруженности каналов телефон выбирает между сетью 900 и 1 800 МГц, причем переключение возможно даже во время разговора абсолютно незаметно для абонента. Звонок из обычной телефонной сети мобильному пользователю осуществляется в обратной последовательности: сначала определяются местоположение и статус абонента на основании постоянно обновляющихся данных в регистрах, а затем происходят соединение и поддержание связи. Системы подвижной радиосвязи строятся по схеме «точка–многоточие» (pointmultipoint), поскольку абонент может находиться в любой точке соты, контролируемой базовой станцией. �Содержание 6.2. Поколения связи Поколение сотовой связи – это набор функциональных возможностей работы сети, а именно: регистрация абонента, установление вызова, передача информации между мобильным телефоном и базовой станцией по радиоканалу, процедура установления вызова между абонентами, шифрование, роуминг в других сетях, а также набор услуг, предоставляемых абоненту [107]. На данный момент можно выделить четыре поколения мобильных телефонов (рис. 6.2), осуществляющих: 1) аналоговую голосовую связь; 2) цифровую голосовую связь; 3) цифровую голосовую связь и обмен данными (доступ в сеть Интернет, электронная почта и т. д.); 4) голосовая связь как один из видов данных. 1 апреля 2019 г. запущены в коммерческую эксплуатацию сети стандарта связи 5G двух операторов в Южной Корее и компании Verizon в двух городах США. Эти сети были развернуты на оборудовании Ericsson. Рис. 6.2. Схема поколений связи �Содержание Рис. 6.3. Стандарты сотовой связи �Содержание 6.2.1. Поколение 1G 6.2.2. Поколение 2G 6.2.3. Поколение 2.5G 6.2.4. Поколение 3G 6.2.5. Поколение 3.5G 6.2.6. Поколение 4G. LTE 6.2.7. Поколение 5G �Содержание 6.2.1. Поколение 1G 3 апреля 1973 года был осуществлен первый в мире звонок с сотового телефона. Глава подразделения мобильной связи компании Motorola Мартин Купер, находясь на оживленной нью-йоркской улице, позвонил начальнику исследовательского отдела AT&T Bell Labs Джоэлю Энгелю. Ведь именно эти две компании стояли у истоков мобильной телефонии. Коммерческую реализацию данная технология получила спустя 11 лет, в 1984 году, в виде мобильных сетей первого поколения. Сети 1G были основаны на аналоговом способе передачи информации и представляли собой аналоговые системы, задуманные и разработанные исключительно для осуществления голосовых вызовов, а также других минимальных возможностей [107]. На тот момент времени об услугах передачи данных не было речи. Модемы уже существовали, однако из-за того, что беспроводная связь более подвержена шумам и искажениям, чем обычная проводная, скорость передачи данных была невероятно низкой. К тому же стоимость минуты разговора в 80-х годах XX века была весьма дорогостоящей. Рис. 6.4. Стандарты сотовой связи поколения 1G Все первые системы сотовой связи были аналоговыми. К ним относятся (рис. 6.4.): • AMPS (Advanced Mobile Phone Service – усовершенствованная мобильная телефонная служба, диапазон 800 МГц) – это наиболее распространенный стандарт в мире, обслуживающий почти половину всех абонентов сотовой связи, который распространен в США, Канаде, Центральной и Южной Америке, Австралии, России. Однако в России данный стандарт используется в качестве регионального стандарта, в варианте D-AMPS; • TACS (Total Access Communications System – общедоступная система связи, диапазон 900 МГц) – это второй по степени распространенности среди аналоговых стандарт. Наиболее распространен в таких странах, как: Англия, Италия, Испания, Австрия, Ирландия; • NMT 450 и NMT 900 (Nordic Mobile Telephone – мобильный телефон северных стран, диапазоны 450 и 900 МГц соответственно) – третий по степени распространенности среди аналоговых стандартов в мире. Он широко применяется в Скандинавии и во многих других странах. Стандарты NMT 450 и GSM 900 являются федеральными стандартами сотовой связи, принятыми в России; �Содержание • С-450 (диапазон 450 МГц) используется в Германии и Португалии; • RTMS (Radio Telephone Mobile System – мобильная радиотелефонная система, диапазон 450 МГц) используется в Италии; • Radiocom 2 000 (диапазоны 170, 200, 400 МГц) используется во Франции. Во всех аналоговых стандартах применяются частотная модуляция для передачи речи и частотная манипуляция для передачи информации управления. Для передачи информации различных каналов используются различные участки спектра частот – применяется метод множественного доступа с частотным разделением каналов (Frequency Division Multiple Access – FDMA), с полосами каналов в различных стандартах от 12,5 до 30 кГц. Относительно низкая емкость, являющаяся прямым следствием недостаточно рационального использования выделенной полосы частот при частотном разделении каналов – основной недостаток аналоговых стандартов. С течением времени появились цифровые сотовые системы второго поколения. Переход к цифровым системам сотовой связи обусловлен масштабным внедрением цифровой техники как в связь, так и в другие области, а также разработкой низкоскоростных методов кодирования и появлением сверхминиатюрных интегральных схем для цифровой обработки сигналов. �Содержание 6.2.2. Поколение 2G Первое поколение сотовых телефонных систем было аналоговым. Второе поколение является цифровым. В первом и втором поколениях мобильных телефонов не были разработаны регламентирующие стандарты. Сейчас используются четыре системы второго поколения: D-AMPS, GSM, CDMA и PDC (рис. 6.5.). Рис. 6.5. Стандарты сотовой связи поколения 2G В США аналоговый стандарт AMPS получил настолько массовое распространение, что замена его цифровым стандартом оказалась практически невозможной. Выход был найден в разработке двухрежимной аналого-цифровой системы, позволяющей совмещать работу аналоговой и цифровой систем в одном и том же диапазоне. Работа над соответствующим стандартом была начата в 1988 году и закончена в 1992 году. Стандарт получил наименование D-AMPS, или IS-54 (IS – сокращение от Interim Standard, т. е. «промежуточный стандарт»). Его практическое применение началось в 1993 году. В Европе же ситуация осложнялась наличием множества несовместимых аналоговых систем, и поэтому здесь был разработан единый общеевропейский стандарт GSM (GSM 900 – диапазон 900 МГц). Соответствующая работа началась в 1982 году, к 1987 году были определены все основные характеристики системы, а в 1988 году приняты основные документы стандарта. Практическое применение стандарта началось с 1991 года. Еще один вариант цифрового стандарта, по техническим характеристикам схожий с D-AMPS, был разработан в Японии в 1993 году; первоначально он назывался JDC, а с 1994 года – PDC (Personal Digital Cellular – буквально «персональная цифровая сотовая связь»). Разработанный стандарт D-AMPS дополнительно усовершенствовался за счет введения нового типа каналов управления. Дело в том, что цифровая версия IS-54 сохранила структуру каналов управления аналогового AMPS, что ограничивало возможности системы. Новые цифровые каналы управления введены в версии IS-136, которая была разработана в 1994 г. и начала применяться в 1996 г. При этом была �Содержание сохранена совместимость с AMPS и IS-54, но повышена емкость канала управления и заметно были расширены функциональные возможности системы. Стандарт GSM продолжал совершенствоваться. Соответствующий стандарт (в виде дополнений к исходному стандарту GSM 900) был разработан в Европе в 1990– 1991 гг. Система получила название DCS 1 800 (Digital Cellular System – цифровая система сотовой связи и начала функционировать с 1993 года. В 1996 г. она была переименована как GSM 1 800. В США диапазон 1 800 МГц оказался занят другими пользователями, но была найдена возможность выделить полосу частот в диапазоне 1 900 МГц, которая получила в Америке название диапазона систем персональной связи, в отличие от диапазона 800 МГц, за которым сохранено название сотового (cellular). Освоение диапазона 1 900 МГц началось с конца 1995 года. �Содержание 6.2.3. Поколение 2.5G Мобильные телефонные сети изначально были рассчитаны именно на передачу голоса. Поэтому, хотя GSM и является цифровым стандартом, он предназначен для передачи голоса во время телефонного разговора, и поэтому не предназначен для длительных высокоскоростных соединений. Поэтому для обеспечения голосовых разговоров в GSM-сетях для каждого сеанса выделяется пара частот (для передачи данных в обе стороны), на которых и устанавливается цифровое соединение со скоростью 9600 бит/с, и уже поверх него передается закодированный и сжатый звук. Выделение отдельных частот обеспечивает отдельный физический канал, поэтому при разговоре по мобильному телефону не возникают типичные для IP-телефонии проблемы перегруженных каналов связи и, как следствие, потеря данных. Для передачи закодированного голоса «телефонного» качества достаточно скорости 9 600 бит/с. GPRS (англ. General Packet Radio Service – пакетная радиосвязь общего пользования) – надстройка над технологией мобильной связи GSM, осуществляющая пакетную передачу данных. GPRS позволяет пользователю мобильного телефона производить обмен данными с другими устройствами в сети GSM и с внешними сетями, в том числе Интернет. GPRS предполагает тарификацию по объему переданной/полученной информации, а не по времени. Служба передачи данных GPRS надстраивается над существующей сетью GSM. При использовании GPRS информация собирается в пакеты и передается через неиспользуемые в данный момент голосовые каналы, такая технология предполагает более эффективное использование ресурсов сети GSM. При этом приоритет передачи – голосовой трафик или передача данных, выбирается оператором связи. В России операторы связи в качестве приоритета определяют голосовой трафик, в связи с этим скорость передачи зависит не только от возможностей оборудования, но и от загрузки сети. Возможность использования сразу нескольких каналов обеспечивает достаточно высокие скорости передачи данных, теоретический максимум при всех занятых таймслотах TDMA составляет 171,2 кбит/c. Абоненту, подключенному к GPRS, предоставляется виртуальный канал, который на время передачи пакета становится реальным, а в остальное время используется для передачи пакетов других пользователей. Поскольку один канал могут использовать несколько абонентов, возможно возникновение очереди на передачу пакетов, и, как следствие, задержка связи. GPRS по принципу работы аналогична Интернет: данные разбиваются на пакеты и отправляются получателю, где происходит их сборка. При установлении сессии каждому устройству присваивается уникальный адрес. Протокол GPRS понятен для TCP/IP, поэтому интеграция GPRS с Интернетом незаметна для пользователя. EDGE (англ. Enhanced Data rates for GSM Evolution) – цифровая технология для �Содержание мобильной связи, которая функционирует как надстройка над 2G и 2.5G (GPRS) сетями и поэтому ее можно отнести к поколению 2.75G. Эта технология работает в TDMA и GSM сетях. Для поддержки EDGE в сети GSM требуются определенные модификации и усовершенствования. EDGE был впервые представлен в 2003 году в Северной Америке. EDGE обеспечивает передачу данных со скоростью до 474 кбит/с в режиме пакетной коммутации. Данная технология была принята ITU как часть семейства IMT-2000 стандартов 3G. Она также расширяет технологию передачи данных с коммутацией каналов HSCSD, увеличивая пропускную способность этого сервиса. В 2004 году наиболее активно EDGE был поддержан GSM-операторами Северной Америки. Несмотря на то, что EDGE не требует аппаратных изменений в NSS-части сети GSM, модернизации должна быть подвергнута подсистема базовых станций (BSS). Необходимо установить трансиверы, поддерживающие EDGE (8PSK модуляцию) и обновить программное обеспечение. Также требуются телефоны, обеспечивающие аппаратную и программную поддержку модуляции и кодовых схем, используемых в EDGE. Последующее развитие технологии CDMA происходит в рамках технологии CDMA2000. При построении системы мобильной связи на основе технологии CDMA2000 1Х первая фаза обеспечивает передачу данных со скоростью до 153 кбит/с, что позволяет предоставлять услуги голосовой связи, передачу коротких сообщений, работу с электронной почтой, Интернетом, базами данных, передачу данных и неподвижных изображений. Основными компонентами коммерческого успеха системы CDMA2000 послужили: более широкая зона обслуживания, высокое качество речи, гибкость и низкая стоимость внедрения новых услуг. Данная технология обеспечивает высокую помехозащищенность, устойчивость канала связи от перехвата и прослушивания, низкая излучаемая мощность радиопередатчиков абонентских устройств. Так, для систем CDMA2000 максимальная излучаемая мощность составляет 250 мВт, в то время как для систем GSM-900 этот показатель равен 2 Вт (в импульсе), а для GSM1800 1 Вт (в импульсе). �Содержание 6.2.4. Поколение 3G 3G – набор услуг, которые объединяют как высокоскоростной мобильный доступ с услугами сети Интернет, так и технологию радиосвязи, которая создает канал передачи данных. 3G – это не просто быстрый доступ к Интернету, это кардинально новый подход к общению, доступу к информации и т. д. Другими словами, те возможности и те устройства, которые традиционно рассматривались как исключительно стационарные, теперь становятся мобильными. Пользователь имеет возможность не только разговаривать со своим собеседником, но и видеть его с помощью видеотелефона, путешествовать по сети Интернет, вести бизнес, обучаться и т. д. Такие услуги требуют высокоскоростной передачи данных. Для этого предусматривается пошаговая модернизация существующих сетей мобильной связи, которые изначально проектировались в расчете на узкополосную передачу данных, до широкополосных сетей, обеспечивающих необходимую скорость для мобильных услуг мультимедиа и доступа к Интернету. Основой мобильной связи третьего поколения стала технология IP, которая основана на пакетной передаче данных, что означает постоянное пребывание абонента в режиме online. Сети третьего поколения 3G работают на частотах дециметрового диапазона около 2 ГГц, передавая данные со скоростью 2 Мбит/с. В мире существует два стандарта 3G: UMTS (или W-CDMA) и CDMA2000 (рис. 6.6). Рис. 6.6. Стандарты сотовой связи поколения 3G UMTS (универсальная система мобильной связи – Universal Mobile Telecommunications System) – технология сотовой связи, относящаяся к поколению 3G. В качестве �Содержание способа передачи данных через воздушное пространство используется технология WCDMA. UMTS, используя разработки W-CDMA, позволяет поддерживать скорость передачи информации на теоретическом уровне не менее 14 Мбит/с (при использовании HSDPA). Но, максимальными скоростями считаются 384 Кбит/с для мобильных станций технологии R99 и 3,6 Мбит/с для станций HSDPA в режиме передачи данных от базовой станции к мобильному терминалу. �Содержание 6.2.5. Поколение 3.5G Переходное поколение 3.5G представлено стандартом HSDPA. Для сотовых сетей сегодня существует несколько протоколов, увеличивающих скорость передачи данных. Однако фактически ни один из них не способен экономить ресурсы мобильной сети, что делает трафик дорогостоящим и неэффективным. Протокол HSDPA способен повысить производительность сети именно за счет более эффективного использования радиоканала, в частности сокращением задержек при передаче пакетов. Технология HSDPA не несет в себе ничего нового, но изменяет представление пользователя о мобильных сетях передачи данных третьего поколения. HSDPA (англ. High-Speed Downlink Packet Access – высокоскоростная пакетная передача данных от базовой станции к мобильному телефону) – стандарт мобильной связи, рассматривается специалистами как один из переходных этапов к технологиям мобильной связи четвертого поколения (4G). Максимальная теоретически возможная скорость передачи данных по стандарту составляет 14,4 Мбит/с, на практике реальная скорость составляет 3 Мбит/с. По сравнению с UMTS, в сети HSDPA можно передавать в три раза больше данных и поддерживать вдвое больше пользователей на одну соту. Впервые HSDPA была описана в пятой версии стандартов 3GPP. В ее основе лежит теория, согласно которой при сопоставимых размерах сот применение многокодовой передачи позволяет достигать пиковых скоростей порядка 10 Мбит/с (теоретически максимальная скорость передачи данных в этих условиях составляет 14,4 Мбит/с). Стандарты 3GPP, которые станут продолжением пятой версии, нацелены на дальнейшее увеличение пропускной способности: достижение пиковых скоростей порядка 20-30 Мбит/с посредством технологии Multiple Input Multiple Output и иных способов. Кроме того, за счет высокой скорости HSDPA значительно улучшает качество предоставляемых абоненту мультимедийных услуг. HSUPA – технология высокоскоростной передачи пакетных данных, по каналу абонент – базовая станция. Максимальная скорость стандарта HSUPA может достигать 5,7 Мбит/с. Этот стандарт дает возможность выгрузки больших потоков информации, что позволяет комфортно использовать современные программы, поддерживающие видеосвязь. HSPA+ – стандарт, который позволяет достигать скорости пакетной передачи данных по нисходящему соединению 42,2 Мбит/с, по исходящему – 5,76 Мбит/с. Протокол HSPA+ является поколением сотовой связи 3,75G [104]. �Содержание 6.2.6. Поколение 4G. LTE 4G (от англ. fourth generation – четвертое поколение) – поколение мобильной связи с повышенными требованиями. К четвертому поколению принято относить перспективные технологии, позволяющие осуществлять передачу данных со скоростью, превышающей 100 Мбит/с – подвижным абонентам и 1 Гбит/с – стационарным абонентам [13]. Начиная с 2008 года, во многих странах стал внедряться новый международный стандарт беспроводной широкополосной сети 4G – это новое, четвертое, поколение сотовой связи стало инновационной разработкой, и обеспечивает скорость передачи данных от 100 Мбит/c до 1 Гбит/с. Такой диапазон скорости непосредственно связан со скоростью передвижения абонента: если скорость абонента превышает 10 км/ч, то скорость передачи данных ограничивается в 100 Мбит/c, в ином случае скорость возрастает до 1 Гбит/с. Несмотря на подобное ограничение, сеть 4G в несколько раз превзошла своих предшественников. Сети 2G и 3G имеют заявленную скорость 15 Кбит/с и 2 Мбит/с, соответственно. Такое превосходство в скорости 4G получила за счет того, что полностью основана на протоколах пакетной передачи данных IPv4, в то время как ее предшественники использовали аналоговые и цифровые способы коммутации пакетов и каналов. Принято считать, что технология WiMAX удовлетворяет требованиям стандарта 4G за счет высокой скорости, и ее ошибочно называют сетью 4G, но дело в том, что WiMAX не поддерживает сети прошлых поколений 2G и 3G, и она не предоставляет стандартные услуги связи – звонки и SMS. Единственная технология, соответствующая всем стандартам 4G – LTE десятой или более поздней версии. Высокая скорость передачи данных этой сети позволяет совершать на мобильных устройствах не только аудиозвонки, но и видеовызовы. Также технология четвертого поколения позволит абонентам управлять бытовой техникой на расстоянии и смотреть в высокой четкости многоканальные телетрансляции. Поэтому эта сеть будет удовлетворять запросы всех пользователей, обеспечивая моментальную загрузку файлов и открытие страниц, просмотр видео высокого качества. На сегодняшний день сетью 4G покрыты все крупнейшие города мира. В России первый запуск сети 4G на технологии LTE был произведен в Новосибирске, в декабре 2011 года, а в Москве только в 2012 году. С тех пор покрытие четвертого поколения мобильных сетей постоянно растет и сейчас охватывает в России более 79 регионов и 90 городов. Но есть одна особенность в работе сетей 4G на телефонах в России: изначально в стандарте 4G была предусмотрена технология VoLTE для передачи голоса, но в России и ряде других стран VoLTE не удается использовать из-за юридических разногласий, поэтому было решено использовать 4G только для выхода в интернет, а при звонке переключать сеть с 4G на 3G. Однако такое переключение вызывает ощутимую задержку – от 5 до 10 секунд [103]. �Содержание LTE LTE (Long-Term Evolution – «долгосрочное развитие» сотовых сетей третьего поколения, основанных на технологиях CDMA и UMTS) – это стандарт беспроводной связи четвертого поколения 4G (рис. 6.7). Рис. 6.7. Официальный логотип LTE Стандарт LTE был впервые запущен в 2009 году в Осло и Стокгольме, а сегодня уже распространен по всему миру, включая Россию. Скорость передачи данных в сетях LTE варьируется от 10 до 100 Мбит/с. Дальнейшее развитие технологии LTE, известное, как LTE-Advanced, предполагает скорости до 300 Мбит/с [32]. Список стран по доле абонентов 4G LTE в общем населении страны, измерение произведено Juniper Networks в 2013 году и опубликовано Bloomberg (рис. 6.8): Южная Корея – 62.0 %, Япония – 21.3 %, Австралия – 21.1 %, США – 19.0 %, Швеция – 14.0 %, Канада – 8.0 %, Великобритания – 5.0 %, Германия – 3.0 %, Россия – 2.0 %, Филиппины – 1.0 % [30]. Рис. 6.8. Внедрение технологии LTE по состоянию на 7 декабря 2014 года. Страны с коммерческой эксплуатацией LTE Страны с происходящим или запланированным вводом LTE в коммерческую эксплуатацию Страны, где происходят испытания LTE �Содержание Структура сети стандарта LTE выглядит следующим образом (рис. 6.9.): Рис. 6.9. Структура сети стандарта LTE Из этой схемы видно, что структура сети принципиально отличается от сетей стандартов 2G и 3G. Существенные изменения претерпела подсистема базовых станций и подсистема коммутации. Была изменена технология передачи данных между оборудованием пользователя и базовой станцией. Также подверглись изменению и протоколы передачи данных между сетевыми элементами. Вся информация (голос, данные) передается в виде пакетов. Таким образом, уже нет разделения на части, обрабатывающие либо только голосовую информацию, либо только пакетные данные. Можно выделить следующие основные элементы сети стандарта LTE: • Serving SAE Gateway или просто Serving Gateway (SGW) – обслуживающий шлюз сети LTE. Предназначен для обработки и маршрутизации пакетных данных, поступающих из/в подсистему базовых станций. SGW имеет прямое соединение с сетями второго и третьего поколений того же оператора, что упрощает передачу соединения в/из них по причинам ухудшения зоны покрытия, перегрузок и т. п. В SGW нет функции коммутации каналов для голосовых соединений, т. к. в LTE вся информация, включая голос, коммутируется и передается с помощью пакетов. • Public Data Network SAE Gateway или просто PDN Gateway (PGW) – шлюз к сетям передачи данных других операторов для сети LTE. Основная задача PGW заключается в маршрутизации трафика сети LTE к другим сетям передачи данных, таким как Интернет, а также сетям GSM, UMTS. • Mobility Management Entity (MME) – узел управления мобильностью сети сотовой связи стандарта LTE. Предназначен для обработки сигнализации, преимущественно связанной с управлением мобильностью абонентов в сети. • Home Subscriber Server (HSS) – сервер абонентских данных сети сотовой связи стандарта LTE. Представляет собой большую базу данных и предназначен для хранения данных об абонентах. Кроме того, HSS генерирует данные, необходимые для осуществления процедур шифрования, аутентификации и т. п. Сеть LTE может включать один или несколько HSS. Количество HSS зависит от географической структуры сети и числа абонентов. �Содержание Policy and Charging Rules Function (PCRF) – элемент сети сотовой связи стандарта LTE, отвечающий за управление начислением платы за оказанные услуги связи, а также за качество соединений в соответствии с заданными конкретному абоненту характеристиками. Для того чтобы данные могли быть транспортированы через интерфейс радио LTE, используются различные «каналы». Они используются для того, чтобы выделять различные типы данных и позволить им транспортироваться через сеть доступа более эффективно. Использование нескольких каналов обеспечивает интерфейс более высокого уровня в рамках протокола LTE и включают более четкую и определенную сегрегацию данных. Есть три категории, в которые могут быть сгруппированы различные каналы передачи данных: • Логические каналы – предоставляет услуги среднего уровня управления доступом MAC (Medium Access Control) в пределах структуры протокола LTE. Логические каналы по типу передаваемой информации делятся на логические каналы управления и логические каналы трафика. Логические каналы управления используются для передачи различных сигнальных и информационных сообщений. По логическим каналам трафика передают пользовательские данные. • Транспортные каналы – транспортные каналы физического уровня предлагают передачу информации в MAC и выше. Информацию логических каналов после обработки на RLC/MAC уровнях размещают в транспортных каналах для дальнейшей передачи по радиоинтерфейсу в физических каналах. Транспортный канал определяет, как и с какими характеристиками происходит передача информации по радиоинтерфейсу. Информационные сообщения на транспортном уровне разбивают на транспортные блоки. В каждом временном интервале передачи (Transmission Time Interval, TTI) по радиоинтерфейсу передают хотя бы один транспортный блок. При использовании технологии MIMO возможна передача до четырех блоков в одном TTI. • Физические каналы – это каналы передачи, которые переносят пользовательские данные и управляющие сообщения. Они изменяются между восходящим и нисходящим потоками, поскольку каждый из них имеет различные требования и действует по-своему [31]. Основные перспективы развития сетей LTE в ближайшее время включают: • появление нового федерального оператора LTE; • совместное использование сетевой инфраструктуры (Network Sharing) для сокращения расходов операторов; • использование нижних диапазонов 1 800 МГц и 800 МГц для сокращения затрат [41]. • �Содержание 6.2.7. Поколение 5G Группа исследователей из британского Университета Суррея добилась рекордного показателя скорости передачи данных для беспроводных сетей. Работая над стандартом связи 5G, им удалось достичь скорости 1 ТБ/с (или 125 ГБ/с). Таким образом, был побит новый рекорд, установленный Samsung в октябре 2014 года. Тогда южнокорейская компания усовершенствовала технологию Wi-Fi, что позволило передавать данные на скорости до 575 Мбит/с. То есть нынешнее достижение британских разработчиков позволило превысить максимальные показатели скорости Samsung более чем в 200 раз, а среднюю скорость передачи данных в сетях 4G – в 65 000 раз. Коммерческий запуск сетей стандарта 5G состоялся в 2019 году. Введение нового стандарта позволит, к примеру, скачивать по 30 фильмов за секунду. Кроме того, такая скорость передачи данных поможет значительно сократить временные задержки при совершении финансовых сделок или сделает возможным поддержку совместных игр с высоким графическим разрешением между пользователями смартфонов. Для сетей 5G разрабатывается стандарт IMT-2020. Время отклика в современных сетях составляет около 50 мс. Однако для вождения беспилотных автомобилей или других автоматизированных транспортных приложений такая задержка неприемлема и будет губительна, так как аппарат не сможет быстро принять решение, анализируя возникшую вокруг дорожную ситуацию. Безопасное время отклика должно быть не более 1 мс [52]. Среди основных особенностей разрабатываемого стандарта можно выделить: высочайшие скорости передачи данных (значительно больше 1 Гбит/с), сверхмалые задержки передачи информации (~ 1 миллисекунда). Эти преимущества позволят решать множество новых задач, предъявляющих высокие требования к надежности соединения в режиме реального времени. Такие технологии, как дополненная и виртуальная реальности, благодаря 5G смогут обеспечить полный эффект присутствия и обратной связи для пользователя. Помимо скорости передачи данных, сети 5G отличаются от предыдущих и рабочими частотами, диапазон которых будет выше 6 ГГц. Кроме того, в них будет использоваться технология MIMO, суть которой заключается в использовании сразу нескольких антенн как на принимающей, так и на передающей сигнал сторонах. Задачи, которые призвана решить технология 5G: • рост мобильного трафика; • увеличение числа устройств, подключаемых к сети; • сокращение задержек для реализации новых услуг; • нехватка частотного спектра. �Содержание Услуги в сетях 5G: • сверхширокополосная мобильная связь (Extreme Mobile Broadband, eMBB) – реализация ультраширокополосной связи с целью передачи «тяжелого» контента; • массовая межмашинная связь (Massive Machine-Type Communications, mMTC) – поддержка Интернета вещей (ультраузкополосная связь); • сверхнадежная межмашинная связь с низкими задержками (Ultra-Reliable Low Latency communication, URLLC) – обеспечение особого класса услуг с очень низкими задержками. В январе 2015 г. стало известно, что российские операторы сотовой связи готовятся к тестированию сетей 5G. Соглашение об этом уже подписано между «Мегафоном» и производителем телекоммуникационного оборудования Huawei. В компаниях говорят, что совместный проект станет первым опытом участия мобильного оператора из России в создании сетей нового поколения [89]. �Содержание Контрольные вопросы к главе 6 1. Понятия мобильная связь и сотовая связь – синонимичны? 2. Что представляет собой базовая станция? 3. Как осуществляется звонок по мобильному телефону? 4. Что такое поколение сотовой связи? 5. Какое поколение сотовых телефонных систем было аналоговым? 6. Что такое GPRS? 7. Какие стандарты относятся к поколению связи 3G? Опишите их. 8. Каким стандартом представлено поколение 3.5G? 9. Охарактеризуйте стандарт LTE. К какому поколению связи его относят? 10.Опишите структуру сети стандарта LTE. �Содержание Глава 7. Коммутация каналов и пакетов 7.1. Коммутация каналов 7.1.1. Элементарный канал 7.1.2. Составной канал 7.1.3. Неэффективность при передаче пульсирующего трафика 7.2. Коммутация пакетов 7.2.1. Буферизация пакетов 7.2.2. Дейтаграммная передача 7.2.3. Передача с установлением логического соединения 7.2.4. Передача с установлением виртуального канала 7.3. Сравнение сетей с коммутацией каналов и пакетов Контрольные вопросы к главе 7 �Содержание 7.1. Коммутация каналов Сети, построенные на принципе коммутации каналов, имеют давнюю историю, они и сегодня нашли широкое применение в мире телекоммуникаций, являясь основой создания высокоскоростных магистральных каналов связи. Первые сеансы связи между компьютерами были осуществлены через телефонную сеть, то есть также с применением техники коммутации каналов, а пользователи, получающие доступ в Интернет по модему, продолжают обслуживаться этими сетями, так как их данные доходят до оборудования провайдера по местной телефонной сети. «В качестве информационных потоков в сетях с коммутацией каналов выступают данные, которыми обмениваются пары абонентов» (термин «абонент» принят в телефонии для обозначения конечного узла) [8]. Глобальным признаком потока является пара адресов (телефонных номеров) абонентов, связывающихся между собой. Для всех возможных потоков заранее определяются маршруты. Маршруты в сетях с коммутацией каналов задаются либо «вручную» администратором сети, либо находятся автоматически с привлечением специальных программных и аппаратных средств. Маршруты фиксируются в таблицах, в которых признакам потока ставятся в соответствии идентификаторы выходных интерфейсов коммутаторов. На основании этих таблиц происходит продвижение и мультиплексирование данных. Однако, в сетях с коммутацией каналов решение всех этих задач имеет свои особенности. 7.1.1. Элементарный канал 7.1.2. Составной канал 7.1.3. Неэффективность при передаче пульсирующего трафика �Содержание 7.1.1. Элементарный канал Одной из особенностей сетей с коммутацией каналов является понятие элементарного канала. «Элементарный канал (или просто канал) – это базовая техническая характеристика сети с коммутацией каналов, представляющая собой некоторое фиксированное в пределах данного типа сетей значение пропускной способности» [9]. Любая линия связи в сети c коммутацией каналов имеет пропускную способность, кратную элементарному каналу, принятому для данного типа сети. В данном случае термин «канал» рассматривается как значение единицы пропускной способности. Значение элементарного канала (минимальная единица пропускной способности линии связи) выбирается с учетом различных факторов. Очевидно, что элементарный канал не стоит выбирать меньше минимально необходимой пропускной способности для передачи ожидаемой предложенной нагрузки. Например, в традиционных телефонных сетях наиболее распространенным значением элементарного канала сегодня является скорость 64 Кбит/с – это минимально достаточная скорость для качественной цифровой передачи голоса. Задача оцифровывания голоса является частным случаем более общей задачи – передачи аналоговой информации в дискретной форме. Она была решена в 60-е годы прошлого века, когда голос начал передаваться по телефонным сетям в виде последовательности единиц и нулей. Такое преобразование основано на дискретизации непрерывных процессов как по амплитуде, так и по времени (рис. 7.1). Рис. 7.1. Дискретная модуляция непрерывного процесса �Содержание Амплитуда исходной непрерывной функции измеряется с заданным периодом – за счет этого происходит дискретизация по времени. Затем каждый замер представляется в виде двоичного числа определенной разрядности, что означает дискретизацию по значениям – непрерывное множество возможных значений амплитуды заменяется дискретным множеством ее значений. Для качественной передачи голоса используется частота квантования амплитуды звуковых колебаний в 8 000 Гц (дискретизация по времени с интервалом 125 мкс). Для представления амплитуды одного замера чаще всего используется 8 бит кода, что дает 256 градаций звукового сигнала (дискретизация по значениям). В этом случае для передачи одного голосового канала необходима пропускная способность 64 Кбит/с: 8 000 х 8 = 64 000 бит/с или 64 Кбит/с. Такой голосовой канал называют элементарным каналом цифровых телефонных сетей. Линии связи в сетях с коммутацией пакетов имеют разную пропускную способность. Выбирая линии связи с разными скоростными качествами, специалисты, проектирующие сеть, стараются учесть разную интенсивность информационных потоков, которые могут возникнуть в разных фрагментах сети – чем ближе к центру сети, тем выше пропускная способность линии связи, так как магистральные линии агрегируют трафик большого количества периферийных линий связи. Особенностью сетей с коммутацией каналов является то, что пропускная способность каждой линии связи должна быть равна целому числу элементарных каналов. Так, линии связи, подключающие абонентов к телефонной сети, могут содержать 2,24 или 30 элементарных каналов, а линии, соединяющие коммутаторы, – 480 или 1 920 каналов. Обратимся к фрагменту сети, изображенному на рис. 7.2. Рис. 7.2. Составной канал сети с коммутацией каналов �Содержание Предположим, что эта сеть характеризуется элементарным каналом Р бит/с. В сети существуют линии связи разной пропускной способности, состоящие из 2, 3, 4 и 5 элементарных каналов. На рисунке 7.2 показаны два абонента, A и B, генерирующие во время сеанса связи информационный поток, для которого в сети был предусмотрен маршрут, проходящий через четыре коммутатора S1, S2, S3 и S4. Предположим, что интенсивность информационного потока между абонентами не превосходит 2Р бит/с. Тогда для обмена данными абонентам А и В достаточно иметь в своем распоряжении по паре элементарных каналов, «выделенных» из каждой линии связи, лежащей на маршруте следования данных от пункта A к пункту В. На рисунке 7.2 элементарные каналы, необходимые абонентам A и В, обозначены толстыми линиями. �Содержание 7.1.2. Составной канал «Составной каналов» [8]. канал – связь, построенная путем коммутации элементарных В предыдущем примере для соединения абонентов A и В был создан составной канал «толщиной» в два элементарных канала. Если изменить наше предположение и считать, что предложенная нагрузка гарантированно не превысит Р бит/с, то абонентам будет достаточно иметь в своем распоряжении составной канал «толщиной» в один элементарный канал. В то же время абоненты, интенсивно обменивающиеся данными, могут предъявить и более высокие требования к пропускной способности составного канала. Для этого они должны в каждой линии связи зарезервировать за собой большее (но непременно одинаковое для всех линий связи) количество элементарных каналов. Свойства составного канала: • • • • • • • составной канал на всем своем протяжении состоит из одинакового количества элементарных каналов; составной канал имеет постоянную и фиксированную пропускную способность на всем своем протяжении; составной канал создается временно на период сеанса связи двух абонентов; на время сеанса связи все элементарные каналы, входящие в составной канал, поступают в исключительное пользование абонентов, для которых был создан этот составной канал; в течение всего сеанса связи абоненты могут посылать в сеть данные со скоростью, не превышающей пропускную способность составного канала; данные, поступившие в составной канал, гарантированно доставляются вызываемому абоненту без задержек, потерь и с той же скоростью (скоростью источника) вне зависимости от того, существуют ли в это время в сети другие соединения или нет; после окончания сеанса связи элементарные каналы, входившие в соответствующий составной канал, объявляются свободными и возвращаются в пул распределяемых ресурсов для использования другими абонентами. В сети может одновременно происходить несколько сеансов связи. Разделение сети между сеансами связи происходит на уровне элементарных каналов. Например (см. рис. выше), мы можем предположить, что после того, как в линии связи S2-S3 было выделено два канала для связи абонентов A и В, оставшиеся три элементарных канала были распределены между тремя другими сеансами связи, проходившими в это же время и через эту же линию связи. Такое мультиплексирование позволяет одновременно передавать через каждый физический канал трафик нескольких логических соединений. �Содержание Мультиплексирование означает, что абоненты вынуждены конкурировать за ресурсы, в данном случае за элементарные каналы. Возможны ситуации, когда некоторая промежуточная линия связи уже исчерпала свободные элементарные каналы, тогда новый сеанс связи, маршрут которого пролегает через данную линию связи, не может состояться. Для того чтобы распознать такие ситуации, обмен данными в сети с коммутацией каналов предваряется процедурой установления соединения. В соответствии с этой процедурой абонент, являющийся инициатором сеанса связи (например, абонент А), посылает в коммутационную сеть запрос, представляющий собой сообщение, в котором содержится адрес вызываемого абонента, например абонента В. Цель запроса – проверить, возможно ли образовать составной канал между вызывающим и вызываемым абонентами. Для этого требуется соблюдение следующих условий: наличие требуемого числа свободных элементарных каналов в каждой линии связи, лежащей на пути от А к B, и незанятость вызываемого абонента в другом соединении. Запрос перемещается по маршруту, определенному для информационного потока данной пары абонентов. При этом используются глобальные таблицы коммутации, ставящие в соответствие глобальному признаку потока (адресу вызываемого абонента) идентификатор выходного интерфейса коммутатора (таблицы маршрутизации). Если в результате прохождения запроса от абонента А к абоненту В выяснилось, что ничто не препятствует установлению соединения, происходит фиксация составного канала. Для этого во всех коммутаторах вдоль пути от A до B создаются записи в локальных таблицах коммутации, в которых указывается соответствие между локальными признаками потока – номерами элементарных каналов, зарезервированными для этого сеанса связи. Только после этого составной канал считается установленным, и абоненты A и B могут начать свой сеанс связи. Таким образом, продвижение данных в сетях с коммутацией каналов происходит в два этапа: 1. В сеть поступает служебное сообщение – запрос, который несет адрес вызываемого абонента и организует создание составного канала. 2. По подготовленному составному каналу передается основной поток данных, для передачи которого уже не требуется никакой вспомогательной информации, в том числе адреса вызываемого абонента. Коммутация данных в коммутаторах выполняется на основе локальных признаков – номеров элементарных каналов. Запросы на установление соединения не всегда завершаются успешно. Если на пути между вызывающим и вызываемым абонентами отсутствуют свободные элементарные каналы или вызываемый узел занят, то происходит отказ в установлении соединения. Например, если во время сеанса связи абонентов A и В абонент С пошлет запрос в сеть на установление соединения с абонентом D, то он получит отказ, �Содержание потому что оба необходимых ему элементарных канала, составляющих линию связи коммутаторов S3 и S4, уже выделены соединению абонентов A и В (рис. 7.3). Рис. 7.3. Отказ в установлении соединения сети с коммутацией каналов При отказе в установлении соединения сеть информирует вызывающего абонента специальным сообщением. Чем больше нагрузка на сеть, то есть чем больше соединений она в данный момент поддерживает, тем больше вероятность отказа в удовлетворении запроса на установление нового соединения. Таким образом, была охарактеризована процедура установления соединения в автоматическом динамическом режиме, основанном на способности абонентов отправлять в сеть служебные сообщения – запросы на установление соединения и способности узлов сети обрабатывать такие сообщения. Подобный режим используется телефонными сетями: телефонный аппарат генерирует запрос, посылая в сеть импульсы (или тоновые сигналы), кодирующие номер вызываемого абонента, а сеть либо устанавливает соединение, либо сообщает об отказе сигналами «занято». Однако это не единственно возможный режим работы сети с коммутацией каналов, существует и другой статический ручной режим установления соединения. Этот режим характерен для случаев, когда необходимо установить составной канал не на время одного сеанса связи абонентов, а на более длительный срок. Создание такого долговременного канала не могут инициировать абоненты, он создается �Содержание администратором сети. Очевидно, что статический ручной режим мало пригоден для традиционной телефонной сети с ее короткими сеансами связи, однако он вполне оправдан для создания высокоскоростных телекоммуникационных каналов между городами и странами. Технология коммутации каналов ориентирована на минимизацию случайных coбытий в сети, то есть это технология, стремящаяся к детерминизму. Во избежание всяких возможных неопределенностей значительная часть работы по организации информационного обмена выполняется заранее, еще до того, как начнется собственно передача данных. Сначала по заданному адресу проверяется доступность необходимых элементарных каналов на всем пути от отправителя до адресата. Затем эти каналы закрепляются на все время сеанса для исключительного использования двумя абонентами и коммутируются в один непрерывный «трубопровод» (составной канал), имеющий «шлюзовые задвижки» на стороне каждого из абонентов. После этой исчерпывающей подготовительной работы остается сделать самое малое: «открыть шлюзы» и позволить информационному потоку свободно и без помех «перетекать» между заданными точками сети (рис. 7.4). Рис. 7.4. Сеть с коммутацией каналов как система трубопроводов �Содержание 7.1.3. Неэффективность при передаче пульсирующего трафика Сети с коммутацией каналов наиболее эффективно передают пользовательский трафик в том случае, когда скорость его постоянна в течение всего сеанса связи и максимально соответствует фиксированной пропускной способности физических линий связи сети. Эффективность работы сети снижается, когда информационные потоки, генерируемые абонентами, приобретают пульсирующий характер. Так, разговаривая по телефону, люди постоянно меняют темп речи, перемежая быстрые высказывания паузами. В результате соответствующие «голосовые» информационные потоки становятся неравномерными, а значит, снижается эффективность передачи данных. Правда, в случае телефонных разговоров это снижение оказывается вполне приемлемым и позволяет широко использовать сети с коммутацией каналов для передачи голосового трафика. Гораздо сильнее снижает эффективность сети с коммутацией каналов передача так называемого компьютерного трафика, то есть трафика, генерируемого приложениями, с которыми работает пользователь компьютера. Этот трафик практически всегда является пульсирующим. Например, когда вы загружаете из Интернета очередную страницу, скорость трафика резко возрастает, а после окончания загрузки падает практически до нуля. Если для описанного сеанса доступа в Интернет вы задействуете сеть с коммутацией канала, то большую часть времени составной канал между вашим компьютером и веб-сервером будет простаивать. В то же время часть производительности сети окажется закреплена за вами и останется недоступной другим пользователям сети. Сеть в такие периоды похожа на пустой эскалатор метро, который движется, но полезную работу не выполняет, другими словами, «перевозит воздух». Для эффективной передачи неравномерного компьютерного трафика была специально разработана техника коммутации пакетов. �Содержание 7.2. Коммутация пакетов Сети с коммутацией пакетов, так же, как и сети с коммутацией каналов, состоят из коммутаторов, связанных физическими линиями связи. Однако передача данных в этих сетях происходит совершенно по-другому. Образно говоря, по сравнению с сетью с коммутацией каналов, сеть с коммутацией пакетов ведет себя менее «ответственно». Например, она может принять данные для передачи, не заботясь о резервировании линий связи на пути следования этих данных и не гарантируя требуемую пропускную способность. Сеть с коммутацией пакетов не создает заранее для своих абонентов отдельных, выделенных исключительно для них каналов связи. Данные могут задерживаться и даже теряться по пути следования. Как же при таком хаосе и неопределенности сеть с коммутацией пакетов выполняет свои функции по передаче данных? Важнейшим принципом функционирования сетей с коммутацией пакетов является представление информации, передаваемой по сети, в виде структурно отделенных друг от друга порций данных, называемых пакетами (наряду с термином «пакет» используются также термины «кадр», «фрейм», «ячейка» и др. В данном контексте различия в значении этих терминов несущественны). Каждый пакет снабжен заголовком (рис. 7.5), в котором содержится адрес назначения и другая вспомогательная информация (длина поля данных, контрольная сумма и др.), используемая для доставки пакета адресату. Наличие адреса в каждом пакете является одним из важнейших особенностей техники коммутации пакетов, так как каждый пакет может быть обработан коммутатором независимо от других пакетов, составляющих сетевой трафик. Помимо заголовка у пакета может иметься еще одно дополнительное поле, размещаемое в конце пакета, и поэтому называемое концевиком. В концевике обычно помещается контрольная сумма, которая позволяет проверить, была ли искажена информация при передаче через сеть или нет. Рис. 7.5. Разбиение данных на пакеты �Содержание В зависимости от конкретной реализации технологии коммутации пакетов пакеты могут иметь фиксированную или переменную длину, кроме того, может меняться состав информации, размещенной в заголовках пакетов. Например, в технологии ATM пакеты (называемые там ячейками) имеют фиксированную длину, а в технологии Ethernet установлены лишь минимально и максимально возможные размеры пакетов (кадров). Пакеты поступают в сеть без предварительного резервирования линий связи и не с фиксированной заранее заданной скоростью, как это делается в сетях с коммутацией каналов, а в том темпе, в котором их генерирует источник. Предполагается, что сеть с коммутацией пакетов, в отличие от сети с коммутацией каналов, всегда готова принять пакет от конечного узла. Как и в сетях с коммутацией каналов, в сетях с коммутацией пакетов для каждого из потоков вручную или автоматически определяется маршрут, фиксируемый в хранящихся на коммутаторах таблицах коммутации. Пакеты, попадая на коммутатор, обрабатываются и направляются по тому или иному маршруту на основании информации, содержащейся в их заголовках, а также в таблице коммутации (рис. 7.6). Рис. 7.6. Передача данных по сети в виде пакетов �Содержание Пакеты, принадлежащие как одному и тому же, так и разным информационным потокам, при перемещении по сети могут «перемешиваться» между собой, образовывать очереди и «тормозить» друг друга. На пути пакетов могут встретиться линии связи, имеющие разную пропускную способность. В зависимости от времени суток может сильно меняться и степень загруженности линий связи. В таких условиях не исключены ситуации, когда пакеты, принадлежащие одному и тому же потоку, могут перемещаться по сети с разными скоростями и даже прийти к месту назначения не в том порядке, в котором они были отправлены. Разделение данных на пакеты позволяет передавать неравномерный компьютерный трафик более эффективно, чем в сетях с коммутацией каналов. Это объясняется тем, что пульсации трафика от отдельных компьютеров носят случайный характер и распределяются во времени так, что их пики чаще всего не совпадают. Поэтому, когда линия связи передает трафик большого количества конечных узлов, то в суммарном потоке пульсации сглаживаются, и пропускная способность линии используется более рационально, без длительных простоев. Этот эффект иллюстрируется рис. 7.7, на котором показаны неравномерные потоки пакетов, поступающие от конечных узлов 3, 4 и 10 в сети, изображенной на рис. 7.6. Рис. 7.7. Сглаживание трафика в сетях с коммутацией пакетов Предположим, что эти потоки передаются в направлении коммутатора 8, а следовательно, накладываются друг на друга при прохождении линии связи между коммутаторами 5 и 8. Получающийся в результате суммарный поток является более равномерным, чем каждый из образующих его отдельных потоков. 7.2.1. Буферизация пакетов 7.2.2. Дейтаграммная передача 7.2.3. Передача с установлением логического соединения 7.2.4. Передача с установлением виртуального канала �Содержание 7.2.1. Буферизация пакетов Неопределенность и асинхронность перемещения данных в сетях с коммутацией пакетов предъявляет особые требования к работе коммутаторов в таких сетях. Главное отличие пакетных коммутаторов от коммутаторов в сетях с коммутацией каналов состоит в том, что они имеют внутреннюю буферную память для временного хранения пакетов, Действительно, пакетный коммутатор не может принять решения о продвижении пакета, не имея в своей памяти всего пакета. Коммутатор проверяет контрольную сумму, и только если она говорит о том, что данные пакета не искажены, начинает обрабатывать пакет и по адресу назначения определяет следующий коммутатор. Поэтому каждый пакет последовательно, бит за битом, помещается во входной буфер. Имея в виду это свойство, говорят, что сети с коммутацией пакетов используют технику сохранения с продвижением (store-and-forward). Заметим, что для этой цели достаточно иметь буфер размером в один пакет. Коммутатору нужны буферы для согласования скоростей передачи данных в линиях связи, подключенных к его интерфейсам. Действительно, если скорость поступления пакетов из одной линии связи в течение некоторого периода превышает пропускную способность той линии связи, в которую эти пакеты должны быть направлены, то во избежание потерь пакетов на целевом интерфейсе необходимо организовать выходную очередь (рис.7.8). Рис. 7.8. Буферы и очереди пакетов в коммутаторе �Содержание Буферизация необходима пакетному коммутатору также для согласования скорости поступления пакетов со скоростью их коммутации. Если коммутирующий блок не успевает обрабатывать пакеты (анализировать заголовки и перебрасывать пакеты на нужный интерфейс), то на интерфейсах коммутатора возникают входные очереди. Очевидно, что для хранения входной очереди объем буфера должен превышать размер одного пакета. Существуют различные подходы к построению коммутирующего блока. Традиционный способ основан на одном центральном процессоре, который обслуживает все входные очереди коммутатора. Такой способ построения может приводить к большим очередям, так как производительность процессора разделяется между несколькими очередями. Современные способы построения коммутирующего блока основаны на многопроцессорном подходе, когда каждый интерфейс имеет свой встроенный процессор для обработки пакетов, кроме того, существует центральный процессор, координирующий работу интерфейсных процессоров. Использование интерфейсных процессоров повышает производительность коммутатора и уменьшает очереди во входных интерфейсах. Однако такие очереди все равно могут возникать, так как центральный процессор попрежнему остается «узким местом». Поскольку объем буферов в коммутаторах ограничен, иногда происходит потеря пакетов из-за переполнения буферов при временной перегрузке части сети, когда совпадают периоды пульсации нескольких информационных потоков. Для сетей с коммутацией пакетов потеря пакетов является обычным явлением, и для компенсации таких потерь в данной сетевой технологии предусмотрен ряд специальных механизмов, которые мы рассмотрим позже. Пакетный коммутатор может работать на основании одного из трех методов продвижения пакетов: • дейтаграммная передача; • передача с установлением логического соединения; • передача с установлением виртуального канала. �Содержание 7.2.2. Дейтаграммная передача Дейтаграммный способ передачи данных основан на том, что все передаваемые пакеты продвигаются (передаются от одного узла сети другому) независимо друг от друга на основании одних и тех же правил, процедура обработки пакета определяется только значениями параметров, которые он несет в себе, и текущим состоянием сети (например, в зависимости от ее нагрузки пакет может стоять в очереди на обслуживание большее или меньшее время). Однако никакая информация об уже вырезанных пакетах сетью не хранится и в ходе обработки очередного пакета во внимание не принимается. То есть каждый отдельный пакет рассматривается сетью как совершенно независимая единица передачи – дейтаграмма. Решение о продвижении пакета принимается на основе таблицы коммутации, ставящей в соответствие адресам назначения пакетов информацию, однозначно определяющую следующий по маршруту транзитный (или конечный) узел. В качестве такой информации могут выступать идентификаторы интерфейсов данного коммутатора или адреса входных интерфейсов коммутаторов, следующих по маршруту. Рис. 7.9. Дейтаграммный принцип передачи пакетов �Содержание На рис. 7.9. показана сеть, в которой шесть конечных узлов (N1-N6) связаны семью коммутаторами (S1-S7). Показаны также несколько перемещающихся по разным маршрутам пакетов с разными адресами назначения (N1-N5), на пути которых лежит коммутатор S1. При поступлении каждого из этих пакетов в коммутатор S1 выполняется просмотр соответствующей таблицы коммутации и выбор дальнейшего пути перемещения. Так пакет с адресом N5 будет передан коммутатором S1 на интерфейс, ведущий к коммутатору S6, где в результате подобной процедуры этот пакет будут направлен конечному узлу получателю N5. В таблице коммутации для одного и того же адреса назначения может содержаться несколько записей, указывающих соответственно на различные адреса следующего коммутатора. Такой подход называется балансом нагрузки и используется для повышения производительности и надежности сети. В примере, показанном на рисунке, пакеты, поступающие в коммутатор S1 для узла назначения с адресом N2, в целях баланса нагрузки распределяются между двумя следующими коммутаторами – S2 и S3, что снижает нагрузку на каждый из них, а значит, сокращает очереди и ускоряет доставку. Некоторая «размытость» путей следования пакетов с одним и тем же адресом назначения через сеть является прямым следствием принципа независимой обработки каждого пакета, присущего дейтаграммному методу. Пакеты, следующие по одному и тому же адресу назначения, могут добираться до него разными путями также вследствие изменения состояния сети, например отказа промежуточных коммутаторов. Дейтаграммный метод работает быстро, так как никаких предварительных действий перед отправкой данных проводить не требуется. Однако при таком методе трудно проверить факт доставки пакета узлу назначения. Этот метод не гарантирует доставку пакета, он делает это по мере возможности – для описания такого свойства используется термин доставка с максимальными усилиями (besteffort). �Содержание 7.2.3. Передача с установлением логического соединения Следующий рассматриваемый нами способ продвижения пакетов основывается на знании устройствами сети «истории» обмена данными, например, на запоминании узлом-отправителем числа отправленных, а узлом-получателем – числа полученных пакетов. Такого рода информация фиксируется в рамках логического соединения. Процедра согласования двумя конечными узлами сети некоторых параметров процесса обмена пакетами называется установлением логического соединения. Параметры, о которых договариваются два взаимодействующих узла, называются параметрами логического соединения. Наличие логического соединения позволяет более рационально, по сравнению с дейтаграммным способом, обрабатывать пакеты. Например, при потере нескольких предыдущих пакетов может быть снижена скорость отправки последующих. Или благодаря нумерации пакетов и отслеживанию номеров отправленных и принятых пакетов можно повысить надежность путем отбрасывания дубликатов, упорядочивания поступивших и повторения передачи потерянных пакетов. Параметры соединения могут быть: постоянными, то есть не изменяющимися в течение всего соединения (например, идентификатор соединения, способ шифрования пакета или максимальный размер поля данных пакета), или переменными, то есть динамически отражающими текущее состояние соединения (например, последовательные номера передаваемых пакетов). Когда отправитель и получатель фиксируют начало нового соединения, они, прежде всего, «договариваются» о начальных значениях параметров процедуры обмена и только после этого начинают передачу собственно данных. Передача с установлением соединения более надежна, но требует больше времени для передачи данных и вычислительных затрат от конечных узлов, что иллюстрирует рис. 7.10. Рис. 7.10. Передача без установления соединения (а) и с установлением соединения (б) �Содержание Процедура установления соединения состоит обычно из трех шагов. 1. Узел-инициатор соединения отправляет узлу-получателю служебный пакет с предложением установить соединение. 2. Если узел-получатель согласен с этим, то он посылает в ответ другой служебный пакет, подтверждающий установление соединения и предлагающий некоторые параметры, которые будут использоваться в рамках данного логического соединения. Это могут быть, например, идентификатор соединения, количество кадров, которые можно отправить без получения подтверждения и т. п. 3. Узел-инициатор соединения может закончить процесс установления соединения отправкой третьего служебного пакета, в котором сообщит, что предложенные параметры ему подходят. Логическое соединение может быть рассчитано на передачу данных как в одном направлении – от инициатора соединения, так и в обоих направлениях. После передачи некоторого законченного набора данных, например определенного файла, узел-отправитель инициирует разрыв данного логического соединения, посылая соответствующий служебный кадр. Заметим, что, в отличие от передачи дейтаграммного типа, в которой поддерживается только один тип кадра – информационный, передача с установлением соединения должна поддерживать как минимум два типа кадров – информационные кадры переносят собственно пользовательские данные, а служебные предназначаются для установления (разрыва) соединения. После того как соединение установлено и все параметры согласованы, конечные узлы начинают передачу собственно данных. Пакеты данных обрабатываются коммутаторами точно так же, как и при дейтаграммной передаче: из заголовков пакетов извлекаются адреса назначения и сравниваются с записями в таблицах коммутации, содержащих информацию о следующих шагах по маршруту. Так же как дейтаграммы, пакеты, относящиеся к одному логическому соединению, в некоторых случаях (например, при отказе линии связи) могут доставляться адресату по разным маршрутам. Однако передача с установлением соединения имеет важное отличие от дейтаграммной передачи, поскольку в ней помимо обработки пакетов на коммутаторах имеет место дополнительная обработка пакетов на конечных узлах. Например, если при установлении соединения была оговорена передача данных в зашифрованном виде, то шифрование пакетов выполняется узлом-отправителем, а расшифровка – узлом-получателем. Аналогично для обеспечения в рамках логического соединения надежности всю работу по нумерации пакетов, отслеживанию номеров доставленных и недоставленных пакетов, посылки копий и отбрасывания дубликатов берут на себя конечные узлы. �Содержание Механизм установления логических соединений позволяет реализовывать дифференцированное обслуживание информационных потоков. Разное обслуживание могут получить даже потоки, относящиеся к одной и той же паре конечных узлов. Например, пара конечных узлов может установить два параллельно работающих логических соединения, в одном из которых передавать данные в зашифрованном виде, а в другом – открытым текстом. Как видим, передача с установлением соединения предоставляет больше возможностей в плане надежности и безопасности обмена данными, чем дейтаграммная передача. Однако этот способ более медленный, так как он подразумевает дополнительные вычислительные затраты на установление и поддержание логического соединения. �Содержание 7.2.4. Передача с установлением виртуального канала Следующий способ продвижения данных основан на частном случае логического соединения в число параметров которого входит жестко определенный для всех пакетов маршрут. То есть все пакеты, передаваемые в рамках данного соединения, должны проходить по одному и тому же закрепленному за этим соединением пути. Единственный заранее проложенный фиксированный маршрут, соединяющий конечные узлы в сети с коммутацией пакетов, называют виртуальным каналом (virtual circuit и Виртуальные каналы прокладываются для устойчивых информационных потоков. С целью выделения потока данных из общего трафика каждый пакет этого потока помечается специальным видом признака – меткой. Так же как в сетях с установлением логических соединений, прокладка виртуального канала начинается с отправки из узла-источника специального пакета – запроса на установление соединения. В запросе указываются адрес назначения и метка потока, для которого прокладывается этот виртуальный канал. Запрос, проходя по сети, формирует новую запись в каждом из коммутаторов, расположенных на пути от отправителя до получателя. Запись говорит о том, каким образом коммутатор должен обслуживать пакет, имеющий заданную метку. Образованный виртуальный канал идентифицируется той же меткой. После прокладки виртуального канала сеть может передавать по нему соответствующий поток данных. Во всех пакетах, которые переносят пользовательские данные, адрес назначения уже не указывается, его роль играет метка виртуального канала. При поступлении пакета на входной интерфейс коммутатор читает значение метки из заголовка пришедшего пакета и просматривает свою таблицу коммутации, по которой определяет, на какой выходной порт передать пришедший пакет. Рис. 7.11. Принцип работы виртуального канала �Содержание На рис. 7.11 показана сеть, в которой проложены два виртуальных канала (VirtualChannel, VC), идентифицируемых метками VC1 и VC2. Первый проходит от конечного узла с адресом N1 до конечного узла с адресом N2 через промежуточные коммутаторы S1 и S2. Второй виртуальный канал VC2 обеспечивает продвижение данных по пути N1-S1-S3-S5-N3. В общем случае, между двумя конечными узлами может быть проложено несколько виртуальных каналов, например еще один виртуальный канал между узлами N1 и N2 мог бы проходить через промежуточный коммутатор S3. На рисунке показаны два пакета, несущие в своих заголовках метки потоков VC1 и VC2, которые играют роль адресов назначения. Таблица коммутации в сетях, использующих виртуальные каналы, отличается от таблицы коммутации в дейтаграммных сетях. Она содержит записи только о проходящих через коммутатор виртуальных каналах, а не обо всех возможных адресах назначения, как это имеет место в сетях с дейтаграммным алгоритмом продвижения. Обычно в крупной сети количество проложенных через узел виртуальных каналов существенно меньше общего количества узлов, поэтому и таблицы коммутации в этом случае намного короче, а следовательно, анализ такой таблицы занимает у коммутатора меньше времени. По той же причине метка короче адреса конечного узла, и заголовок пакета в сетях с виртуальными каналами переносит по сети вместо длинного адреса компактный идентификатор потока. В одной и той же сетевой технологии могут быть задействованы разные способы продвижения данных. Так, дейтаграммный протокол IP используется для передачи данных между отдельными сетями, составляющими Интернет. В то же время обеспечением надежной доставки данных между конечными узлами этой сети занимается протокол TCP, устанавливающий логические соединения без фиксации маршрута. И наконец, Интернет – это пример сети, применяющей технику виртуальных каналов, так как в состав Интернета входит немало сетей ATM и FrameRelay, поддерживающих виртуальные каналы. �Содержание 7.3. Сравнение сетей с коммутацией каналов и пакетов В заключение данной главы приведем таблицу (табл. 7.1), в которой сведены свойства обоих видов сетей. На основании этих данных можно аргументированно утверждать, в каких случаях рациональнее использовать сети с коммутацией каналов, а в каких – с коммутацией пакетов. Таблица 7.1 Сравнение сетей с коммутацией каналов и пакетов Коммутация каналов Необходимо соединение предварительно Коммутация пакетов устанавливать Отсутствует этап установления (дейтаграммный способ) Адрес требуется только на этапе установления Адрес и другая служебная соединения передаются с каждым пакетом соединения информация Сеть может отказать абоненту в установлении Сеть всегда готова принять данные от абонента соединения Гарантированная пропускная способность Пропускная способность сети для абонентов (полоса пропускания) для взаимодействующих неизвестна, задержки передачи носят случайный абонентов характер Трафик реального задержек времени Высокая надежность передачи передается без Ресурсы сети используются эффективно при передаче пульсирующего трафика Возможные потери данных из-за переполнения буферов Нерациональное использование пропускной Автоматическое динамическое распределение способности каналов, снижающее общую пропускной способности физического канала эффективность сети между абонентами �Содержание Контрольные вопросы к главе 7 1. Назовите принципы коммутации. 2. Сформулируйте понятия элементарного канала. 3. Опишите схему составного канала сети с коммутацией каналов. 4. Назовите свойства составного канала. 5. Что такое мультиплексирование? 6. Что такое процедура установления соединения? 7. Что такое пульсирующий трафик? 8. Опишите процесс разбиения данных на пакеты при технологии коммутации пакетов. 9. Опишите процесс передачи данных по сети в виде пакетов. 10.Что такое буфер? 11.На основании каких методов продвижения пакетов может работать пакетный коммутатор? 12.Приведите сравнительную характеристику сетей с коммутацией каналов и пакетов. �Содержание Глава 8. Протокол межсетевого взаимодействия 8.1. Назначение, функции и особенности протокола IP 8.2. Протокол IPv4 8.3. Протокол IPv6 Контрольные вопросы к главе 8 �Содержание 8.1. Назначение, функции и особенности протокола IP В качестве главной функции межсетевого протокола IP (Internet Protocol) сетевого уровня является продвижение пакета между сетями – от одного маршрутизатора к другому до тех пор, пока пакет не попадет в сеть назначения. Межсетевой протокол IP развертывается как на хостах, так и на всех маршрутизаторах (шлюзах); в этом заключается его главная отличительная особенность от протоколов прикладного и транспортного уровней. Протокол IP – это дейтаграммный протокол, работающий без установления соединений по принципу доставки с максимальными усилиями. Протокол IP является определяющим во всей иерархии протоколов семейства TCP/IP. Это обусловлено тем, что межсетевой протокол IP предназначен для управления рассылкой TCP/IP пакетов по сети Интернет. К основным функциям протокола IP относят: • определение пакета (дейтаграммы); • определение адресной схемы, которая используется в сети Интернет; • передача данных между канальным уровнем (уровнем доступа к сети) и транспортным уровнем (т. е. мультиплексирование транспортных дейтаграмм во фреймы канального уровня); • маршрутизация пакетов по сети, т. е. передача пакетов от одного шлюза к другому с целью передачи пакета машине-получателю; • «нарезка» и сборка из фрагментов пакетов транспортного уровня. Межсетевой протокол IP характеризуется отсутствием ориентации на физическое или виртуальное соединение. Этот факт означает, что, прежде чем послать пакет в сеть, модуль операционной системы, реализующий протокол IP, не проверяет возможность установки соединения, т. е. никакой управляющей информации, кроме той, что содержится в самом IP-пакете, по сети не передается. К тому же протокол IP не проверяет целостность информации в поле данных пакета. Ввиду этого, протокол IP относится к протокам ненадежной доставки или доставки с максимальными усилиями. Целостность данных проверяется протоколами транспортного уровня (TCP) или протоколами приложений. Маршрутизация – ресурсоемкая процедура, в течение которой вся информация о маршруте, по которому должен пройти пакет, поступает из самой сети в момент прохождения пакета. Коммутация же используется для предварительного установления маршрута следования данных, по которому впоследствии эти данные отправляют. Так, принцип маршрутизации определил лидерские позиции глобальной сети Интернет в сравнении с другими сетевыми технологиями. Однако, маршрутизация требует анализа каждого пакета, который проходит через шлюз или маршрутизатор, а �Содержание при коммутации анализируется только управляющая информация, устанавливается канал (физический или виртуальный) и все пакеты пересылаются по этому каналу без анализа маршрутной информации. Этот недостаток протокола IP является одновременно и его достоинством, так как при неустойчивой работе компьютерной сети пакеты могут пересылаться по разным маршрутам, а затем инкапсулироваться в единое сообщение. При коммутации маршрут придется вычислять заново для каждого пакета; в этом случае коммутация будет более ресурсозатратной, чем маршрутизация [5, с. 246–247]. �Содержание 8.2. Протокол IPv4 IPv4 – четвертая и самая распространенная версия протокола IP [26]. «Межсетевая дейтаграмма (или IP-дейтаграмма) – протокольный блок данных IP» [8]. Также как в кадре канального уровня, в IP-дейтаграмме содержится поле заголовка и поле данных. В свою очередь заголовок дейтаграммы содержит: адреса отправителя, получателя и поле типа, которое идентифицирует содержимое дейтаграммы. Отличие между ними состоит в том, что заголовок дейтаграммы содержит IP-адреса, а заголовок кадра – физические адреса. Рис. 8.1. Формат дейтаграммы Формат дейтаграммы представлен на рис. 8.1 и имеет следующие поля: • Поле «Версия» (VERS) указывает версию протокола IP. Сейчас повсеместно используется версия 4 и готовится переход на версию 6, называемую также IPng (IP next generation). • Поле длины заголовка «Длина» также занимает 4 бита и хранит длину заголовка дейтаграммы в 32-битных словах. • Поле «Тип сервиса» (SERVICE TYPE) занимает 1 байт и задает приоритетность пакета и вид критерия выбора маршрута. Первые три бита этого поля образуют подполе приоритета пакета (PRECEDENCE). Приоритет может иметь значения от 0 (нормальный пакет) до 7 (пакет управляющей информации). Маршрутизаторы и компьютеры могут принимать во внимание приоритет пакета и обрабатывать более важные пакеты в первую очередь. Поле Тип сервиса содержит также три бита, определяющие критерий выбора маршрута. Установленный бит D (delay) говорит о том, что маршрут должен выбираться для минимизации задержки доставки данного пакета, бит T – для максимизации пропускной способности, а бит R – для максимизации надежности доставки. • Поле «Общая длина» (TOTAL LENGTH) занимает 2 байта и указывает общую длину пакета с учетом заголовка и поля данных. �Содержание • Поле «Идентификатор» (IDENTIFICATION) занимает 2 байта и используется для распознавания пакетов, образовавшихся путем фрагментации исходного пакета. Все фрагменты должны иметь одинаковое значение этого поля. • Поле «Флаги» (FLAGS) занимает 3 бита, оно указывает на возможность фрагментации пакета, а также на то, является ли данный пакет промежуточным или последним фрагментом исходного пакета. • Поле «Смещение фрагмента» (FRAGMENT OFFSET) занимает 13 бит и используется для указания в байтах смещения поля данных этого пакета от начала общего поля данных исходного пакета, подвергнутого фрагментации. Используется при сборке/разборке фрагментов пакетов при передачах их между сетями с различными величинами максимальной длины пакета. • Поле «Время жизни» (TIME TO LIVE) занимает 1 байт и указывает предельный срок, в течение которого пакет может перемещаться по сети. Время жизни данного пакета измеряется в секундах и задается источником передачи средствами протокола IP. На шлюзах и в других узлах сети по истечении каждой секунды из текущего времени жизни вычитается единица; единица вычитается также при каждой транзитной передаче (даже если не прошла секунда). При истечении времени жизни пакет аннулируется [78]. • Значение в поле «Протокол» указывает, какой протокол высокого уровня использовался при создании сообщения, передаваемого в области «Данные» дейтаграммы. То есть значение в поле «Протокол» специфицирует формат области «Данные». Соответствие между протоколом высокого уровня и целым числом, используемым в поле «Протокол», должно устанавливаться централизованно, ввиду гарантировать действие соглашения по всему Интернету. • Поле «Контрольная сумма заголовка» удостоверяет целостность значений полей заголовка. Контрольная сумма IP формируется путем представления заголовка как последовательности 16-битовых чисел (с сетевым порядком байт), сложения их вместе, используя арифметику с дополнительным представлением отрицательных чисел, и получения отрицания числа. При вычислении контрольной суммы поле «Контрольная сумма заголовка» предполагается равным нулю. Необходимо помнить, что эта контрольная сумма применима только к числам, находящимся в заголовке IP, а не в данных. Разделение контрольной суммы для заголовка и для данных имеет свои преимущества и недостатки. Так как заголовок обычно занимает меньше октетов, чем данные, наличие отдельной контрольной суммы для него уменьшает время обработки в маршрутизаторах, которые вычисляют только контрольную сумму заголовка. Это разделение также позволяет протоколам более высокого уровня выбирать свои собственные схемы расчета контрольной суммы для данных. Главным недостатком является то, что протоколы более высокого уровня вынуждены добавлять свои контрольные суммы или рисковать тем, что они не смогут обнаружить искажения данных. �Содержание • Поля «Адрес отправителя IР» и «Адрес получателя IР» содержат 32-битовые IPадреса отправителя и конечного получателя дейтаграммы IPv4. Хотя дейтаграмма может проходить через большое число промежуточных шлюзов или маршрутизаторов, поля отправителя и получателя никогда не изменяются; они указывают IP-адреса истинного источника и конечного назначения. • Поле «Опции IР», рассматриваемое ниже, имеет переменную длину. • Поле «Заполнение» зависит от выбранных опций. Оно представляет собой биты, содержащие нули, которые могут потребоваться для дополнения заголовка дейтаграммы до длины, кратной 32 бит. �Содержание 8.3. Протокол IPv6 В июле 1992 г. Тематическая группа по технологии Интернет (IETF) выступила с инициативой на разработку требований к протоколам семейства TCP/IP нового поколения, названным IPNextGeneration (IPng). Одна из главных причин, почему IETF взялась за усовершенствование протокола IPv4, состояла в стремительном росте Интернета. Несмотря на то, что пространство адресов еще не исчерпано, потребность увеличения числа IP- адресов также диктуется тем фактом, что имеет место резервирование адресов блоками фиксированной величины, например, компания получает блок адресов класса В из 65 000 уникальных адресов IPv4. Даже если компания использует не все зарезервированные адреса (что весьма вероятно) никто другой ими воспользоваться не может. Осознание этого факта послужило основным стимулом для разработки новой версии межсетевого протокола IPv6. Одной из основных отличительных черт IPv6 является использование 128-разрядного адресного пространства по сравнению с 32-разрядным адресным пространством IPv4. Увеличение размера адреса с 32 до 128 бит позволяет не только существенно расширить адресное пространство, но и ввести больше иерархических уровней, чем адреса сети, подсети и рабочей станции в IPv4. Аналогично классической схеме адресации в IPv4, адрес IPv6 идентифицирует подключенный к сети интерфейс, а не компьютер. Основным отличием является тот факт, что интерфейс IPv6 не только может, но и должен иметь столько адресов, сколько это необходимо для обеспечения маршрутизации или сетевого управления. Адреса IPv6 принадлежат одной из следующих категорий: unicast, multicast и anycast. • Unicast означает адрес в привычном смысле значения этого понятия. Данные адреса идентифицируют в точности один интерфейс в сфере своего действия и предназначены для информационного обмена точка–точка. • Категория multicast идентифицирует адреса группы интерфейсов и предназначена для групповой рассылки информации. Пакет данных, посланный по такому адресу, должен быть доставлен по каждому из адресов интерфейсов, входящих в идентифицируемую группу. • Адреса anycast также представляют группу интерфейсов, однако они доставляют информацию только на ближайший интерфейс из идентифицируемой группы. Нотация адресов IPv6 представляет собой разделенные на 8 групп 16-битовые числа, записываемые в шестнадцатеричной системе счисления, например 0123:4567:89AD:CDEF:0123:4567:89AB:CDEF. При записи адреса в целях экономии места принято опускать незначащие нули. Для уменьшения нагрузки на маршрутизаторы каждый IP-адрес должен не просто указывать место назначения, но и содержать достаточно информации для определения маршрута доставки пакетов. Один из способов достижения этой цели заключается в территориально-централизованном подходе к начальному распределению IP-адресов и установлению жесткой зависимости между всеми уровнями организаций-поставщиков �Содержание услуг и их клиентами. Данный принцип был заложен на ранней стадии разработки спецификаций IPv6 и претерпел в настоящее время некоторые несущественные изменения. Необходимо заметить, что описываемая схема начального распределения адресов, называемая «aggregatable global unicast addresses», описывает лишь одну восьмую часть адресного пространства IPv6. Остальные адреса либо зарезервированы под определенные нужды, либо еще не распределены (доля последних составляет около 70 % всего адресного пространства). Формат адреса IPv6 представлен на рис. 8.2. Рис. 8.2. Формат адреса IPv6 Первый компонент адреса IPv6 является префиксом «aggregatable global unicast addresses» и имеет фиксированное значение (001). Второй компонент называется Агрегат данных высшего уровня (TLA – Top Level Aggregator). Согласно начальному плану распределения IP-адресов, требовалось выделить фиксированные префиксы для трех основных регистров: Интернет NIC (Network Information Center), обслуживающего Северную Америку, NCC (Network Coordination Center), координирующий деятельность ассоциации европейских сетей RIPE и APNIC, представляющий страны Азии и Тихого океана. Префиксы TLA присваивают ограниченному числу поставщиков услуг, которые, в свою очередь, сами назначают адреса своим клиентам. Третий компонент адреса – Агрегат данных следующего уровня (NLA – NextLevelAggregator) – представляет собой гибкую структуру для использования сложившейся иерархии организаций – поставщиков услуг. Путем иерархического разбиения отведенного для NLA адресного пространства можно эффективно распределять сетевые адреса и управлять маршрутизацией потоков данных в пределах, контролируемых национальным или территориальным регистром. Четвертый компонент адреса называется Агрегат данных уровня станции (SLA – Site Local Aggregator) и предназначен для назначения рабочей станции. При этом адрес рабочей станции выступает в роли атома системы адресов IPv6: при любом изменении полного адреса (например, в результате смены поставщика услуг Интернета) модификации подлежат только поля TLA и NLA. Компоненты SLA и Interface ID включают в себя МАС-адрес спецификации IEEE 802 и должны оставаться неизменными, что обеспечит глобально-уникальное именование активного сетевого оборудования. Формат дейтаграммы протокола IPv6 показан на рис. 8.3. По новому формату можно судить о наиболее существенных изменениях в протоколе IP. • Расширенные возможности адресации. В дейтаграмме протокола IPv6 размер IP- �Содержание адреса увеличен с 32 до 128 бит. Это гарантирует, что адресного пространства будет хватать всем и всегда. Теперь можно дать IP-адрес каждой песчинке на планете. В дополнение к индивидуальным и групповым адресам в протоколе IPv6 появился новый тип адресов, называемых адресами свободной рассылки (anycast addresses), позволяющих пересылать дейтаграмму любому члену группы хостов. • Упрощенный 40-разрядный заголовок. Несколько полей протокола IPv4 были опущены или сделаны необязательными, о чем будет сказано далее. Получившийся в результате 40-разрядный заголовок фиксированной длины обеспечивает ускоренную обработку IP-дейтаграммы. Новый способ кодирования необязательных полей обеспечивает их более гибкую обработку. • Метка потока и приоритет. Определение потока в протоколе IPv6 довольно расплывчато. В RFC 1752 и RFC 2460 утверждается, что поле метки потока позволяет «маркировать пакеты, для которых отправителю требуется специальная обработка, например, обслуживание с отличным от предоставляемого по умолчанию уровнем качества или обслуживание в реальном времени». С одной стороны, обрабатываться в качестве потока могут, например, транслируемые аудио- или видеоданные, трафик высокоприоритетного пользователя (например, платящего за более качественное обслуживание своего трафика). С другой стороны, традиционные приложения, такие как приложения передачи файлов и электронной почты, в качестве потока могут не обрабатываться. Ясно лишь то, что разработчики протокола IPv6 предвидят необходимость в дифференцировании потоков, несмотря на то что точное понятие потока еще не определено. В заголовке IPv6 также есть восьмиразрядное поле класса трафика. Подобно полю TOS (Type Of Service – тип службы) протокола IPv4 это поле может использоваться для предоставления приоритета определенным пакетам потока, а также для предоставления приоритета дейтаграммам определенных приложений (например, ICMP-пакетам) по сравнению с дейтаграммами других приложений (например, пакетам с сетевыми новостями). Рис. 8.3. Формат дейтаграммы протокола IPv6 �Содержание Как упоминалось выше, формат IPv6-дейтаграмм проще формата IPv4-дейтаграмм. Ниже перечислены поля IPv6-дейтаграммы. • Версия. Это 4-разрядное поле идентифицирует номер версии протокола IP и для протокола IPv6 содержит значение 6. Обратите внимание, если поместить в это поле значение 4, то мы не получим корректную дейтаграмму протокола IPv4. • Класс трафика. Это 8-разрядное поле отчасти напоминает поле TOS протокола IPv4. • Метка потока. Как упоминалось выше, это 20-разрядное поле используется для идентификации «потока» дейтаграмм. • Длина полезной нагрузки. Это 16-разрядное поле обрабатывается как целое число без знака и содержит количество байтов в 1Ру6-дейтаграмме, следующих за 40разрядным заголовком дейтаграммы. • Следующий заголовок. Это поле идентифицирует протокол, которому доставляется содержимое (поле данных) дейтаграммы (например, TCP или UDP). Для этого поля используются те же значения, что и для поля протокола в IPv4-зaгoловке. • Ограничение на число ретрансляционных участков. Содержимое этого поля уменьшается на единицу на каждом маршрутизаторе, через который проходит дейтаграмма. Когда содержимое этого поля достигает нуля, дейтаграмма уничтожается. • Адреса отправителя и получателя. Различные форматы 128-разрядных IPv6-адресов описаны в RFC 2373. • Данные. Это полезная нагрузка IPv6-дейтаграммы. Когда дейтаграмма достигает пункта назначения, полезная нагрузка извлекается из нее и передается протоколу, указанному в поле следующего заголовка. Сравнивая формат IPv6-дейтаграммы с форматом дейтаграммы протокола IPv4, можно заметить, что некоторые поля IPv4-дейтаграммы не включены в IPv6дейтаграмму: • Фрагментация / повторная сборка. Протокол IPv6 не позволяет производить на маршрутизаторах фрагментацию и повторную сборку. Если принятая маршрутизатором IPv6-дейтаграмма слишком велика для передачи по выходной линии, маршрутизатор просто отбрасывает такую дейтаграмму и посылает обратно отправителю ICMP-сообщение об ошибке (пакет слишком велик). Отправитель может послать данные еще раз, используя IP-дейтаграммы меньшего размера. Такие операции, как фрагментация и повторная сборка дейтаграмм, требуют много времени. Избавление маршрутизаторов от необходимости выполнять подобные действия существенно ускоряет работу протокола IP. • Контрольная сумма заголовка. Поскольку протоколы транспортного уровня �Содержание (например, TCP и UDP), а также протоколы канального уровня (например, Ethernet) в архитектуре протоколов Интернета считают контрольную сумму передаваемых данных, разработчики протокола IP посчитали, что реализация той же функции на сетевом уровне будет излишней. Опять же, центральной задачей была быстрая обработка IP-пакетов. Как было показано в подразделе «Адресация в протоколе IPv4» раздела «Интернет-протокол», поскольку IPv4-заголовок содержит поле времени жизни (TTL), аналогичное полю ограничения на число ретрансляционных участков в протоколе IPv6, контрольную сумму IPv4-заголовка приходилось пересчитывать на каждом маршрутизаторе. Как и фрагментация, и повторная сборка, эта операция также отнимает много времени. • Параметры. Поле параметров более не входит в стандартный IP-заголовок. Однако от него не отказались полностью. Вместо этого поле необязательных параметров может быть одним из «следующих заголовков» (наравне с ТСР-или UDPзаголовками), на которые может ссылаться IРv6-заголовок. В результате удаления этого поля длина IP-заголовка стала фиксированной (40 байт) [4, с. 378–381]. �Содержание Контрольные вопросы к главе 8 1. Назовите основной протокол сетевого уровня. 2. Перечислите функции протокола IP. 3. Что такое межсетевая дейтаграмма? 4. Опишите формат дейтаграммы. 5. В связи с чем возникла потребность в разработке новой версии протокола IP, IPv6? 6. В чем состоит основное отличие протокола IPv4 от IPv6? 7. Назовите категории адресов IPv6. 8. Опишите формат адреса IPv6. 9. Опишите формат дейтаграммы протокола IPv6. �Содержание Глава 9. Адресация в сетях на примере стека протоколов TCP/ IP Важную часть технологии TCP/IP составляют задачи адресации, к числу которых относятся следующие: • Согласованное использование адресов различного типа. Эта задача включает отображение адресов разных типов, например преобразование сетевого IP-адреса в локальный, доменного имени – в IP-адрес. • Обеспечение уникальности адресов. В зависимости от типа адреса требуется обеспечивать однозначность адресации в пределах компьютера, подсети, корпоративной сети или Интернета. • Конфигурирование сетевых интерфейсов и сетевых приложений. 9.1. Стек протоколов TCP/IP 9.2. Типы адресов стека TCP/IP 9.2.1. Локальные адреса 9.2.2. Сетевые IP-адреса 9.2.3. Доменные имена 9.3. Формат IP-адреса 9.4. Классы IP-адресов 9.5. Использование масок при IP-адресации 9.6. Отображение IP-адресов на локальные адреса 9.7. Протокол DHCP 9.7.1. Режимы DHCP 9.7.2. Алгоритм динамического назначения адресов Контрольные вопросы к главе 9 �Содержание 9.1. Стек протоколов TCP/IP Сегодня стек TCP/IP широко используется как в глобальных, так и в локальных сетях. Этот стек имеет иерархическую структуру, в которой определено 4 уровня (рис. 9.1). Рис. 9.1. Стек протоколов TCP/IP Прикладной уровень стека TCP/IP соответствует трем верхним уровням модели OSI прикладному, представления и сеансовому. Он объединяет сервисы, предоставляемые системой пользовательским приложениям. За долгие годы применения в сетях различных стран и организаций стек TCP/IP накопил большое количество протоколов и служб прикладного уровня. К ним относятся такие распространенные протоколы, как протокол передачи файлов (File Transfer Protocol, FTP), протокол эмуляции терминала telnet, простой протокол передачи почты (Simple Mail Transfer Protocol, SMTP), протокол передачи гипертекста (Hypertext Transfer Protocol, HTTP) и многие другие. Протоколы прикладного уровня развертываются на хостах. В Интернете (а значит, и в стеке протоколов TCP/IP) конечный узел традиционно называют хостом, а маршрутизатор – шлюзом. Далее мы будем использовать пары терминов «конечный узел» – «хост» и «маршрутизатор» – «шлюз» как синонимы, чтобы отдать дань уважения традиционной терминологии Интернета и в то же время не отказываться от современных терминов. Транспортный уровень стека TCP/IP может предоставлять вышележащему уровню два типа сервиса: • гарантированную доставку обеспечивает (TransmissionControlProtocol, TCP); протокол управления передачей • доставку по возможности, или с максимальными усилиями, обеспечивает протокол пользовательских дейтаграмм (UserDatagramProtocol, UDP). Для того чтобы обеспечить надежную доставку данных, протокол TCP предусматривает установление логического соединения, что позволяет ему нумеровать пакеты, подтверждать их прием квитанциями, в случае потери организовывать повторные передачи, распознавать и уничтожать дубликаты, �Содержание доставлять прикладному уровню пакеты в том порядке, в котором они были отправлены. Благодаря этому протоколу объекты на хосте-отправителе и хостеполучателе могут поддерживать обмен данными в дуплексном режиме. TCP дает возможность без ошибок доставить сформированный на одном из компьютеров поток байтов на любой другой компьютер, входящий в составную сеть. Второй протокол этого уровня, UDP, является простейшим дейтаграммным протоколом, который используется тогда, когда задача надежного обмена данными либо вообще не ставится, либо решается средствами более высокого уровня – прикладным уровнем или пользовательскими приложениями. В функции протоколов TCP и UDP входит также исполнение роли связующего звена между прилегающими к транспортному уровню прикладным и сетевым уровнями. От прикладного протокола транспортный уровень принимает задание на передачу данных с тем или иным качеством прикладному уровню-получателю. Нижележащий сетевой уровень протоколы TCP и UDP рассматривают как своего рода инструмент, не очень надежный, но способный перемещать пакет в свободном и рискованном путешествии по составной сети. Программные модули, реализующие протоколы TCP и UDP, подобно модулям протоколов прикладного уровня, устанавливаются на хостах. Сетевой уровень, называемый также уровнем Интернета, является стержнем всей архитектуры TCP/IP. Именно этот уровень, функции которого соответствуют сетевому уровню модели OSI, обеспечивает перемещение пакетов в пределах составной сети, образованной объединением нескольких подсетей. Протоколы сетевого уровня поддерживают интерфейс с вышележащим транспортным уровнем, получая от него запросы на передачу данных по составной сети, а также с нижележащим уровнем сетевых интерфейсов, о функциях которого мы расскажем далее. Основным протоколом сетевого уровня является межсетевой протокол (Internet Protocol, IP). В его задачу входит продвижение пакета между сетями – от одного маршрутизатора к другому до тех пор, пока пакет не попадет в сеть назначения. В отличие от протоколов прикладного и транспортного уровней, протокол IP развертывается не только на хостах, но и на всех маршрутизаторах (шлюзах). Протокол IP – это дейтаграммный протокол, работающий без установления соединений по принципу доставки с максимальными усилиями. Такой тип сетевого сервиса называют также «ненадежным». К сетевому уровню TCP/IP часто относят протоколы, выполняющие вспомогательные функции по отношению к IP. Это, прежде всего, протоколы маршрутизации RIP и OSPF, предназначенные для изучения топологии сети, определения маршрутов и составления таблиц маршрутизации, на основании которых протокол IP перемещает пакеты в нужном направлении. По этой же причине к сетевому уровню могут быть отнесены протокол межсетевых управляющих сообщений (Internet Control Message Protocol, ICMP), предназначенный для передачи маршрутизатором источнику сведений об ошибках, возникших при передаче пакета, и некоторые другие протоколы. �Содержание Идеологическим отличием архитектуры стека TCP/IP от многоуровневой архитектуры других стеков является интерпретация функций самого нижнего уровня – уровня сетевых интерфейсов, он отвечает только за организацию взаимодействия с подсетями разных технологий, входящими в составную сеть. TCP/IP рассматривает любую подсеть, входящую в составную сеть как средство транспортировки пакетов между двумя соседними маршрутизаторами. Задачу организации интерфейса между технологией TCP/IP и любой другой технологией промежуточной сети упрощенно можно свести к двум задачам: • упаковка (инкапсуляция) IР-пакета в единицу передаваемых данных промежуточной сети; • преобразование сетевых адресов в адреса технологии данной промежуточной сети. Каждый коммуникационный протокол оперирует некоторой единицей передаваемых данных (рис. 9.2). Рис. 9.2. PDU на каждом уровне �Содержание Потоком данных, информационным потоком, или просто потоком, называют данные, поступающие от приложений на вход протоколов транспортного уровня – TCP и UDP. Протокол TCP «нарезает» из потока данных сегменты. Единицу данных протокола UDP часто называют дейтаграммой, или датаграммой. Дейтаграмма – это общее название для единиц данных, которыми оперируют протоколы без установления соединений. К таким протоколам относится и протокол IP, поэтому его единицу данных иногда тоже называют дейтаграммой, хотя достаточно часто используется другой термин – пакет. В стеке TCP/IP единицы данных любых технологий, в которые упаковываются IРпакеты для их последующей передачи через сети составной сети, принято называть также кадрами, или фреймами. При этом не имеет значения, какое название используется для этой единицы данных в технологии составляющей сети. Для TCP/IP фреймом является и кадр Ethernet, и ячейка ATM, и пакет Х.25 в тех случаях, когда они выступают в качестве контейнера, в котором IP-пакет переносится через составную сеть. �Содержание 9.2. Типы адресов стека TCP/IP Для идентификации сетевых интерфейсов используются три типа адресов: 1) локальные (аппаратные) адреса; 2) сетевые адреса (IР-адреса); 3) символьные (доменные) имена. 9.2.1. Локальные адреса 9.2.2. Сетевые IP-адреса 9.2.3. Доменные имена �Содержание 9.2.1. Локальные адреса В большинстве технологий LAN (Ethernet, FDDI, TokenRing) для однозначной адресации интерфейсов используются МАС-адреса. MAC-адрес (от англ. Media Access Control – управление доступом к среде, также Hardware Address) – это уникальный идентификатор, присваиваемый каждой единице активного оборудования компьютерных сетей. При проектировании стандарта Ethernet было предусмотрено, что каждая сетевая карта (равно как и встроенный сетевой интерфейс) должна иметь уникальный шестибайтный номер (MAC-адрес), прошитый в ней при изготовлении. Этот номер используется для идентификации отправителя и получателя фрейма, и предполагается, что при появлении в сети нового компьютера (или другого устройства, способного работать в сети) сетевому администратору не придется настраивать MAC-адрес. Уникальность MAC-адресов достигается тем, что каждый производитель получает в координирующем комитете IEEE Registration Authority диапазон из шестнадцати миллионов (224) адресов, и по мере исчерпания выделенных адресов может запросить новый диапазон. Поэтому по трем старшим байтам MAC-адреса можно определить производителя [33]. Существует немало технологий (Х.25, ATM, framerelay), в которых применяются другие схемы адресации. Роль, которую играют эти адреса в TCP/IP, не зависит от того, какая именно технология используется в подсети, поэтому они имеют общее название – локальные (аппаратные) адреса, т. е. «действующие не во всей составной сети, а лишь в пределах подсети». В данном случае под словом «локальная» подразумевается указание на роль, которую играет эта подсеть в архитектуре составной сети. Термин «аппаратный» подчеркивает концептуальное представление разработчиков стека TCP/IP о подсети как о некотором вспомогательном аппаратном средстве, единственной функцией которого является перемещение IP-пакета через подсеть до ближайшего шлюза (маршрутизатора). И не важно, что реально нижележащая локальная технология может быть достаточно сложной, все ее сложности технологией TCP/IP игнорируются. �Содержание 9.2.2. Сетевые IP-адреса Чтобы технология TCP/IP могла решать свою задачу объединения сетей, ей необходима собственная глобальная система адресации, не зависящая от способов адресации узлов в отдельных сетях. Эта система адресации должна позволять универсальным и однозначным способом идентифицировать любой интерфейс составной сети. Очевидным решением является уникальная нумерация всех сетей составной сети, а затем нумерация всех узлов в пределах каждой из этих сетей. Пара, состоящая из номера сети и номера узла, отвечает поставленным условиям и может являться сетевым адресом. В качестве номера узла может выступать либо локальный адрес этого узла (такая схема принята в стеке IPX/SPX), либо некоторое число, никак не связанное с локальной технологией и однозначно идентифицирующее узел в пределах данной подсети. В первом случае сетевой адрес становится зависимым от локальных технологий, что ограничивает его применение. Например, сетевые адреса IPX/SPX рассчитаны на работу в составных сетях, объединяющих сети, в которых используются только МАС-адреса или адреса аналогичного формата. Второй подход более универсален, он характерен для стека TCP/IP. В технологии TCP/IP сетевой адрес называют IP-адресом. Если рассматривать IP-сеть, то можно отметить, что маршрутизатор по определению входит сразу в несколько сетей, следовательно, каждый его интерфейс имеет собственный IP-адрес. Конечный узел также может входить в несколько IP-сетей. В этом случае компьютер должен иметь несколько IP- адресов – по числу сетевых связей. Таким образом. IP-адрес идентифицирует не отдельный компьютер или маршрутизатор, а одно сетевое соединение. Каждый раз, когда пакет направляется адресату через составную сеть, в его заголовке указывается IP-адрес узла назначения. По номеру сети назначения каждый очередной маршрутизатор находит IP-адрес следующего маршрутизатора. Перед тем как отправить пакет в следующую сеть маршрутизатор должен определить на основании найденного IP-адреса следующего маршрутизатора его локальный адрес. Для этой цели протокол IP, как показано на рис. 9.3, обращается к протоколу разрешения адресов (ARP). Рис. 9.3. Преобразование адресов �Содержание 9.2.3. Доменные имена Для идентификации компьютеров аппаратное и программное обеспечение в сетях ТСР/IP полагается на IP-адреса. Например, команда ftp://192.45.66.17 будет устанавливать сеанс связи с нужным ftp-сервером, а команда http://203.23.106.33 откроет начальную страницу на корпоративном веб-сервере. Однако пользователи обычно предпочитают работать с более удобными символьными именами компьютеров. Символьные идентификаторы сетевых интерфейсов в пределах составной сети строятся по иерархическому принципу. Составляющие полного символьного (или доменного) имени в IP-сетях разделяются точкой и перечисляются в следующем порядке: сначала простое имя хоста, затем имя группы хостов (например, имя организации), потом имя более крупной группы (домена) и так до имени домена самого высокого уровня (например, домена, объединяющего организации по географическому принципу: RU – Россия, UK – Великобритания, US – США). Примером доменного имени может служить имя base2.sales.zil.ru. Между доменным именем и IP-адресом узла нет никакой функциональной зависимости, поэтому единственный способ установления соответствия – это таблица. В сетях TCP/IP используется специальная система доменных имен (Domain Name System, DNS), которая устанавливает это соответствие на основании создаваемых администраторами сети таблиц соответствия. Поэтому доменные имена называют также DNS-именами. В общем случае сетевой интерфейс может иметь несколько локальных адресов, сетевых адресов и доменных имен. �Содержание 9.3. Формат IP-адреса В заголовке IP-пакета для хранения IP-адресов отправителя и получателя отводятся два поля, каждое имеет фиксированную длину 4 байта (32 бита). IP-адрес состоит из двух логических частей – номера сети и номера узла в сети. Наиболее распространенной формой представления IP-адреса является запись в виде четырех чисел, представляющих значения каждого байта в десятичной форме и разделенных точками, например: 128.10.2.30 Этот же адрес может быть представлен в двоичном формате: 10000000 000010100000001000011110 а также в шестнадцатеричном формате: 80.0A.02.1D Заметим, что запись адреса не предусматривает специального разграничительного знака между номером сети и номером узла. Вместе с тем при передаче пакета по сети часто возникает необходимость разделить адрес на эти две части. Способы определения маршрутизаторами номера сети и номера узла IP-адреса: 1. Использование фиксированной границы: при этом все 32-битное поле адреса заранее делится на две части не обязательно равной, но фиксированной длины, в одной из которых всегда будет размещаться номер сети, в другой – номер узла. Решение очень простое, но хорошее ли? Поскольку поле, которое отводится для хранения номера узла, имеет фиксированную длину, все сети будут иметь одинаковое максимальное число узлов. Если, например, под номер сети отвести один первый байт, то все адресное пространство распадется на сравнительно небольшое (28) число сетей огромного размера (224 узлов). Если границу передвинуть дальше вправо, то сетей станет больше, но все равно все они будут одинакового размера. Очевидно, что такой жесткий подход не позволяет дифференцированно удовлетворять потребности отдельных предприятий и организаций. Именно поэтому он не нашел применения, хотя и использовался на начальном этапе существования технологии TCP/IP (RFC 760). 2. Использование маски, которая позволяет максимально гибко устанавливать границу между номером сети и номером узла. При таком подходе адресное пространство можно использовать для создания множества сетей разного размера. Маска – это число, применяемое в паре с IP-адрссом, причем двоичная запись маски содержит непрерывную последовательность единиц в тех разрядах, которые должны в IP-адресе интерпретироваться как номер сети. Граница между последовательностями единиц и нулей в маске соответствует границе между номером сети и номером узла в IР-адресе. �Содержание 3. Применение классов адресов (RFC 791). Этот способ представляет собой компромисс по отношению к двум предыдущим: размеры сетей хотя и не могут быть произвольными, как при использовании масок, но и не должны быть одинаковыми, как при установлении фиксированных границ. Вводится пять классов адресов: А, В, С, D, Е. Три из них – А, В и С – предназначены для адресации сетей, а два – D и Е – имеют специальное назначение. Для каждого класса сетевых адресов определено собственное положение границы между номером сети и номером узла. �Содержание 9.4. Классы IP-адресов Признаком, на основании которого IP-адрес относят к тому или иному классу, являются значения нескольких первых битов адреса. Таблица 9.1 иллюстрирует структуру IP-адресов разных классов. Таблица 9.1. Классы IP-адресов Классы IP-адресов К классу А относится адрес, в котором старший бит имеет значение 0. В адресах класса А под идентификатор сети отводится 1 байт, а остальные 3 байта интерпретируются как номер узла в сети. Сети, все IP-адреса которых имеют значение первого байга в диапазоне от 1 (00000001) до 126 (01111110), называются сетями класса А. Значение 0 (00000000) первого байта не используется, а значение 127 (01111111) зарезервировано для специальных целей. Сетей класса А сравнительно немного, зато количество узлов в них может достигать 224, то есть 16 777 216 узлов. К классу В относятся все адреса, старшие два бита которых имеют значение 10. В адресах класса В под номер сети и под номер узла отводится по 2 байта. Сети, значения первых двух байтов адресов которых находятся в диапазоне от 128.0 (10000000 00000000) до 191.255 (10111111 11111111), называются сетями класса В. Ясно, что сетей класса В больше, чем сетей класса А, а размеры их меньше. Максимальное количество узлов в сетях класса В составляет 216 (65 536) К классу С относятся все адреса, старшие три бита которых имеют значение 110. В адресах класса С под номер сети отводится 3 байта, а под номер узла – 1 байт. Сети, старшие три байта которых находятся в диапазоне от 192.0.0 (11000000 00000000 00000000) до 223.255.255 (11011111 11111111 11111111), называются сетями класса С. Сети класса С наиболее распространены, и наименьшее максимальное число узлов в них равно 28 (256). Если адрес начинается с последовательности 1110, то он является адресом класса D и �Содержание обозначает особый групповой адрес (multicast address). В то время как адреса классов А, В и С служат для идентификации отдельных сетевых интерфейсов, то есть являются индивидуальными адресами (unicast address), групповой адрес идентифицирует группу сетевых интерфейсов, которые в общем случае могут принадлежать разным сетям. Интерфейс, входящий в группу, получает наряду с обычным индивидуальным IP-адресом еще один групповой адрес. Если при отправке пакета в качестве адреса назначения указан адрес класса D, то такой пакет должен быть доставлен всем узлам, которые входят в группу. Если адрес начинается с последовательности 11110, то это значит, что данный адрес относится к классу Е. Адреса этого класса зарезервированы для будущих применений. Чтобы получить из IP-адреса номер сети и номер узла, требуется не только разделить адрес на две соответствующие части, но и дополнить каждую из них нулями до полных 4 байт. Возьмем, например, адрес класса В 129.64.134.5. Первые два байта идентифицируют сеть, а последующие два – узел. Таким образом, номером сети является адрес 129.64.0.0, а номером узла – адрес 0.0.134.5. �Содержание 9.5. Использование масок при IP-адресации Снабжая каждый IP-адрес маской, можно отказаться от понятий классов адресов и сделать более гибкой систему адресации. Пусть, например, для IР-адреса 129.64.134.5 указана маска 255.255.128.0, то есть в двоичном виде IР-адрес 129.64.134.5 – это: 10000001.01000000.10000110.00000101, а маска 255.255.128.0 в двоичном виде выглядит так: 11111111.11111111.10000000.00000000. Если игнорировать маску и интерпретировать адрес 129.64.134 5 на основе классов, то номером сети является 129.64.0.0, а номером узла – 0.0.134.5 (поскольку адрес относится к классу В). Если же использовать маску, то 17 последовательных двоичных единиц в маске 255.255.128.0, «наложенные» на IР-адрес 129.64.134.5, делят его на две части, номер сети: 10000001.01000000.1 и номер узла: 0000110.00000101. В десятичной форме записи номера сети и узла, дополненные нулями до 32 бит, выглядят соответственно как 129.64.128.0 и 0.0.6.5 Наложение маски можно интерпретировать как выполнение логической операции И (AND). Так, в предыдущем примере номер сети из адреса 129.64.134.5 является результатом выполнения логической операции AND с маской 255.255.128.0: 10000000 010000001000011000000101 AND 11111111.11111111.10000000.00000000 Для стандартных классов сетей маски имеют следующие значения: 1) класс А – 11111111. 00000000.00000000. 00000000 (255.0.0.0); 2) класс В – 11111111.11111111. 00000000.00000000 (255.255.0.0); 3) класс С – 11111111.11111111 11111111.00000000 (255.255.255.0). Для записи масок используются и другие форматы. Например, удобно интерпретировать значение маски, записанной в шестнадцатеричном коде: FF.FF.00.00 – маска для адресов класса В Еще чаще встречается обозначение 185.23.44.206/16 – данная запись говорит о том, что маска для этого адреса содержит 16 единиц или что в указанном IP-адресе под номер сети отведено 16 двоичных разрядов. �Содержание 9.6. Отображение IP-адресов на локальные адреса Одной из главных задач, которая ставилась при создании протокола IP, являлось обеспечение совместной согласованной работы в сети, состоящей из подсетей, в общем случае использующих разные сетевые технологии. Взаимодействие технологии TCP/IP с локальными технологиями подсетей происходит многократно при перемещении IP-пакета от составной сети. На каждом маршрутизаторе протокол IP определяет, какому следующему маршрутизатору в этой сети надо направить пакет. В результате решения этой задачи протоколу IP становится известен IP-адрес интерфейса следующего маршрутизатора (или конечного узла, если эта сеть является сетью назначения). Чтобы локальная технологии сети смогла доставить пакет на следующий маршрутизатор, необходимо: • упаковать пакет в кадр соответствующего для данной сети формата (например Ethernet); • снабдить данный кадр локальным адресом следующего маршрутизатора. Решением этих задач, занимается уровень сетевых интерфейсов стека TCP/IP. 9.6.1. Протокол разрешения адресов ARP Для определения локального адреса по IP-адресу используется протокол разрешения адресов (AddressResolutionProtocol, ARP). Протокол разрешения адресов реализуется различным образом в зависимости от того, работает ли в данной сети протокол локальной сети (Ethernet, TokenRing, FDDI) с возможностью широковещания или же какой-либо из протоколов глобальной сети (FrameRelay, ATM), которые, как правило, не поддерживают широковещательный доступ. Рассмотрим работу протокола ARP в локальных сетях с широковещанием. Рис. 9.4. Работа протокола ARP в локальных сетях с широковещанием �Содержание На рис. 9.4. показан фрагмент IP-сети, включающий две сети – Ethernet1 (из трех конечных узлов А, В и С) и Ethernet2 (из двух конечных узлов D и E). Сети подключены соответственно к интерфейсам 1 и 2 маршрутизатора. Каждый сетевой интерфейс имеет IP-адрес и МАС-адрес. Пусть в какой-то момент IP-модуль узла С направляет пакет узлу D. Протокол IP узла С определил IP-адрес интерфейса следующего маршрутизатора – это IP1. Теперь, прежде чем упаковать пакет в кадр Ethernet и направить его маршрутизатору, необходимо определить соответствующий МАС-адрес. Для решения этой задачи протокол IP обращается к протоколу ARP. Протокол ARP поддерживает на каждом интерфейсе сетевого адаптера или маршрутизатора отдельную ARP-таблицу, в которой в ходе функционирования сети накапливается информация о соответствии между IP-адресами и МАС-адресами других интерфейсов данной сети. Первоначально при включении компьютера или маршрутизатора в сеть все его ARP-таблицы пусты. 1. На первом шаге происходит передача от протокола IP протоколу ARP примерно такого сообщения: «Какой МАС-адрес имеет интерфейс с адресом IP1?» 2. Работа протокола ARP начинается с просмотра собственной ARP-таблицы. Предположим, что среди содержащихся в ней записей отсутствует запрашиваемый IРадрес. 3. В этом случае исходящий IP-пакет, для которого оказалось невозможным определить локальный адрес из ARP-таблицы, запоминается в буфере, а протокол ARP формирует ARP-запрос, вкладывает его в кадр протокола Ethernet и широковещательно рассылает. 4. Все интерфейсы сети Ethernet 1 получают ARP-запрос и направляют его «своему» протоколу ARP. ARP сравнивает указанный в запросе адрес IP1 с IP-адресом интерфейса, на который поступил этот запрос. Протокол ARP, который констатировал совпадение (в данном случае это ARP маршрутизатора 1), формирует ARP-ответ. В ARP-ответе маршрутизатор указывает локальный адрес MAС1 своего интерфейса и отправляет его запрашивающему узлу (в данном примере узлу С), используя его локальный адрес. Широковещательный ответ в этом случае не требуется, так как формат ARP-запроса предусматривает поля локального и сетевого адресов отправителя. Заметим, что зона распространения ARP-запросов ограничивается сетью Ethernet 1, так как на пути широковещательных кадров барьером стоит маршрутизатор. На рис. 9.5. показан кадр Ethernet с вложенным в него ARP-сообщением. ARP-запросы и ARP-ответы имеют один и тот же формат. Рис. 9.5. Кадр Ethernet с вложенным в него ARP-сообщением �Содержание В результате обмена ARP-сообщениями модуль IP, пославший запрос с интерфейса, имеющего адрес 194.85.135.75, определил, что IР-адресу 194.85.135.65 соответствует МАС-адрес 00E0F77F1920. Этот адрес затем помещается в заголовок кадра Ethernet, ожидавшего отправления IР-пакета. Чтобы уменьшить число ARP-обращений в сети, найденное соответствие между IPадресом и МАС-адресом сохраняется в ARP-таблице соответствующего интерфейса, в данном случае – это запись: 194.85.135.65 – 00E0F77F1920 Данная запись в ARP-таблице появляется автоматически, спустя несколько миллисекунд после того как модуль ARP проанализирует ARP-ответ. Теперь, если вдруг вновь возникнет необходимость послать пакет по адресу 194.85.135.65, то протокол IP прежде, чем посылать широковещательный запрос, проверит, нет ли уже такого адреса в ARP-таблице. ARP-таблица пополняется не только за счет поступающих на данный интерфейс ARPответов, но и в результате извлечения полезной информации из широковещательных ARP-запросов. Действительно, в каждом запросе содержатся IP-адрес и МАС-адрес отправителя. Все интерфейсы, получившие этот запрос, могут поместить информацию о соответствии локального и сетевого адресов отправителя в собственную ARPтаблицу. В частности, все узлы, получившие ARP-запрос, могут пополнить свою ARP-таблицу записью. В ARP-таблицах существует два типа записей: динамические и статические. Статические записи создаются вручную с помощью утилиты arp и не имеют срока устаревания, точнее, они существуют до тех пор, пока компьютер или маршрутизатор остается включенным. Динамические записи должны периодически обновляться. Если запись не обновлялась в течение определенного времени (порядка нескольких минут), то она исключается из таблицы. Таким образом, в ARP-таблице содержатся записи не обо всех узлах сети, а только о тех, которые активно участвуют в сетевых операциях. Поскольку такой способ хранения информации называют кэшированием, ARPтаблицы иногда называют ARP-кэшем. Совсем другой способ разрешения адресов используется в глобальных сетях, в которых не поддерживается широковещательная рассылка. Здесь администратору сети чаще всего приходится вручную формировать и помещать на какой-либо сервер ARPтаблицы, в которых он задает, например, соответствие IP-адресов адресам X.25, имеющих для протокола IP смысл локальных адресов. В то же время сегодня наметилась тенденция автоматизации работы протокола ARP и в глобальных сетях. Для этой цели среди всех маршрутизаторов, подключенных к какой-либо глобальной сети, выделяется специальный маршрутизатор, который ведет ARP-таблицу для всех остальных узлов и маршрутизаторов этой сети. При таком централизованном подходе вручную нужно задать для всех узлов и �Содержание маршрутизаторов только IP-адрес и локальный адрес выделенного для этих целей маршрутизатора. При включении каждый узел и маршрутизатор регистрирует свои адреса в выделенном маршрутизаторе. Всякий раз, когда возникает необходимость определения по IР-адресу локального адреса, модуль ARP обращается к выделенному маршрутизатору с запросами, автоматически получает ответ без участия администратора. Работающий таким образом маршрутизатор называют ARPсервером. В некоторых случаях возникает обратная задача – нахождение IP-адреса по известному локальному адресу. Тогда в действие вступает реверсивный протокол разрешения адресов (Reverse Address Resolution Protocol, RARP). Этот протокол используется, например, при старте бездисковых станций, не знающих в начальный момент времени своего IР-адреса, но знающих МAC-адрес своего сетевого адаптера. �Содержание 9.7. Протокол DHCP Для нормальной работы сети каждому сетевому интерфейсу компьютера и маршрутизатора должен быть назначен IP-адрес. Процедура присвоения адресов происходит в ходе конфигурирования компьютеров и маршрутизаторов. Назначение IP-адресов может происходить вручную в результате выполнения процедуры конфигурирования интерфейса, для компьютера сводящейся, например, к заполнению системы экранных форм. При этом администратор должен помнить, какие адреса из имеющегося множества он уже использовал для других интерфейсов, а какие еще свободны. При конфигурировании помимо IP-адресов сетевых интерфейсов (и соответствующих масок) устройству сообщается ряд других конфигурационных параметров. При конфигурировании администратор должен назначить клиенту не только IP-адрес, но и другие параметры стека TCP/IP, необходимые для его эффективной работы, например маску и IP-адрес маршрутизатора по умолчанию, IP-адрес DNS-сервера, доменное имя компьютера и т. п. Даже при не очень большом размере сети эта работа представляет для администратора утомительную процедуру. Протокол динамического конфигурирования хостов (Dynamic Host Configuration Protocol, DHCP) автоматизирует процесс конфигурирования сетевых интерфейсов, обеспечивая отсутствие дублирования адресов за счет централизованного управления их распределением. Работа DHCP описана в RFC 2131 и 2132. 9.7.1. Режимы DHCP 9.7.2. Алгоритм динамического назначения адресов �Содержание 9.7.1. Режимы DHCP Протокол DHCP работает в соответствии с моделью клиент–сервер. Во время старта системы компьютер, являющийся DHCP-клиентом, посылает в сеть широковещательный запрос на получение IP-адреса. DHCP-сервер откликается и посылает сообщение-ответ, содержащее IP-адрес и некоторые другие конфигурационные параметры. При этом сервер DHCP может работать в разных режимах, включая: • ручное назначение статических адресов; • автоматическое назначение статических адресов; • автоматическое распределение динамических адресов. Во всех режимах работы администратор при конфигурировании DHCP-сервера сообщает ему один или несколько диапазонов IP-адресов, причем все эти адреса относятся к одной сети, то есть имеют одно и то же значение в поле номера сети. В ручном режиме администратор, помимо пула доступных адресов, снабжает DHCPсервер информацией о жестком соответствии IP-адресов физическим адресам или другим идентификаторам клиентских узлов. DHCP-сервер, пользуясь этой информацией, всегда выдаст определенному DHCP-клиенту один и тот же назначенный ему администратором IP-адрес (а также набор других конфигурационных параметров). В режиме автоматического назначения статических адресов DHCP-сервер самостоятельно без вмешательства администратора произвольным образом выбирает клиенту IP-адрес из пула наличных IP-адресов. Адрес дается клиенту из пула в постоянное пользование, то есть между идентифицирующей информацией клиента и его IP-адресом по-прежнему, как и при ручном назначении, существует постоянное соответствие. Оно устанавливается в момент первого назначения DHCP-сервером IPадреса клиенту. При всех последующих запросах сервер возвращает клиенту тот же самый IP-адрес. При динамическом распределении адресов DHCP-сервер выдает адрес клиенту на ограниченное время, называемое сроком аренды. Когда компьютер, являющийся DHCP-клиентом, удаляется из подсети, назначенный ему IP-адрес автоматически освобождается. Когда компьютер подключается к другой подсети, то ему автоматически назначается новый адрес. Ни пользователь, ни сетевой администратор не вмешиваются в этот процесс. Это дает возможность впоследствии повторно использовать этот IP-адрес для назначения другому компьютеру. Таким образом, помимо основного преимущества DHCP – автоматизации рутинной работы администратора по конфигурированию стека TCP/IP на каждом компьютере, режим динамического распределения адресов в принципе позволяет строить IP-сеть, количество узлов в которой превышает количество имеющихся в распоряжении администратора IP-адресов. �Содержание 9.7.2. Алгоритм динамического назначения адресов Администратор управляет процессом конфигурирования сети, определяя два основных конфигурационных параметра DHCP-сервера: пул адресов, доступных распределению, и срок аренды. Срок аренды диктует, как долго компьютер может использовать назначенный IP-адрес, перед тем как снова запросить его от DHCPсервера. Срок аренды зависит от режима работы пользователей сети. Если это небольшая сеть учебного заведения, куда со своими компьютерами приходят многочисленные студенты для выполнения лабораторных работ, то срок аренды может быть равен длительности лабораторной работы. Если же это корпоративная сеть, в которой сотрудники предприятия работают на регулярной основе, то срок аренды может быть достаточно длительным – несколько дней или даже недель. DHCP-сервер должен находиться в одной подсети с клиентами, учитывая, что клиенты посылают ему широковещательные запросы (рис. 9.6). Для снижения риска выхода сети из строя из-за отказа DHCP-сервера в сети иногда ставят резервный DHCPсервер (такой вариант соответствует сети 1). Рис. 9.6. Схема взаимного расположения DHCP-серверов и DHCP-клиентов Иногда наблюдается и обратная картина: в сети нет ни одного DHCP-сервера. В этом случае его подменяет связной DHCP-агент – программное обеспечение, играющее роль посредника между DHCP-клиентами и DHCP-серверами (пример такого варианта – сеть 2). Связной агент переправляет запросы клиентов из сети 2 DHCPсерверу сети 3. Таким образом, один DHCP-сервер может обслуживать DHCPклиентов нескольких разных сетей. �Содержание Вот как выглядит упрощенная схема обмена сообщениями между клиентскими и серверными частями DHCP. 1. Когда компьютер включают, установленный на нем DHCP-клиент посылает ограниченное широковещательное сообщение DHCP-поиска (IP-пакет с адресом назначения, состоящим из одних единиц, который должен быть доставлен всем узлам данной IP-сети). 2. Находящиеся в сети DHCP-серверы получают это сообщение. Если в сети DHCPсерверы отсутствуют, то сообщение DHCP-поиска получает связной DHCP-агент. Он пересылает это сообщение в другую, возможно, значительно отстоящую от него сеть DHCP-серверу, IP-адрес которого ему заранее известен. 3. Все DHCP-серверы, получившие сообщение DHCP-поиска, посылают DHCPклиенту, обратившемуся с запросом, свои DHCP-предложения. Каждое предложение содержит IP-адрес и другую конфигурационную информацию. (DHCP-сервер, находящийся в другой сети, посылает ответ через агента.) 4. DHCP-клиент собирает конфигурационные DHCP-предложения от всех DHCPсерверов. Как правило, он выбирает первое из поступивших предложений и отправляет в сеть широковещательный DHCP-запрос. В этом запросе содержатся идентификационная информация о DHCP-сервере, предложение которого принято, а также значения принятых конфигурационных параметров. 5. Все DHCP-серверы получают DHCP-запрос, и только один выбранный DHCPсервер посылает положительную DHCP-квитанцию (подтверждение IP-адреса и параметров аренды), а остальные серверы аннулируют свои предложения, в частности возвращают в свои пулы предложенные адреса. 6. DHCP-клиент получает положительную DHCP-квитанцию и переходит в рабочее состояние. Время от времени компьютер пытается обновить параметры аренды у DHCP-сервера. Первую попытку он делает задолго до истечения срока аренды, обращаясь к тому серверу, от которого он получил текущие параметры. Если ответа нет или ответ отрицательный, он через некоторое время снова посылает запрос. Так повторяется несколько раз, и, если все попытки получить параметры у того же сервера оказываются безуспешными, клиент обращается к другому серверу. Если и другой сервер отвечает отказом, то клиент теряет свои конфигурационные параметры и переходит в режим автономной работы. Также DHCP-клиент может по своей инициативе досрочно отказаться от выделенных ему параметров. В сети, где адреса назначаются динамически, нельзя быть уверенным в адресе, который в данный момент имеет тот или иной узел. И такое непостоянство IP-адресов влечет за собой некоторые проблемы. �Содержание Во-первых, возникают сложности при преобразовании символьного доменного имени в IP-адрес. Действительно, представьте себе функционирование системы DNS, которая должна поддерживать таблицы соответствия символьных имен IP-адресам в условиях, когда последние меняются каждые два часа! Учитывая это обстоятельство, для серверов, к которым пользователи часто обращаются по символьному имени, назначают статические IP-адреса, оставляя динамические только для клиентских компьютеров. Однако в некоторых сетях количество серверов настолько велико, что их ручное конфигурирование становится слишком обременительным. Это привело к разработке усовершенствованной версии DNS (так называемой динамической системы DNS), в основе которой лежит согласование информационной адресной базы в службах DHCP и DNS. Во-вторых, трудно осуществлять удаленное управление и автоматический мониторинг интерфейса (например, сбор статистики), если в качестве его идентификатора выступает динамически изменяемый IP-адрес. Наконец, для обеспечения безопасности сети многие сетевые устройства могут блокировать (фильтровать) пакеты, определенные поля которых имеют некоторые заранее заданные значения. Другими словами, при динамическом назначении адресов усложняется фильтрация пакетов по IP-адресам. Последние две проблемы проще всего решаются отказом от динамического назначения адресов для интерфейсов, фигурирующих в системах мониторинга и безопасности [9, с. 508– 512]. �Содержание Контрольные вопросы к главе 9 1. Сформулируйте задачи адресации, которые имеют место в технологии TCP/IP. 2. Назовите уровни стека протоколов TCP/IP. 3. Приведите примеры протоколов прикладного уровня стека TCP/IP. 4. Охарактеризуйте протоколы TCP и UDP. 5. Приведите примеры протоколов сетевого уровня стека TCP/IP. 6. Какова основная задача уровня сетевых интерфейсов? 7. Сформулируйте определения потока данных. Какое название соответствует PDU на каждом уровне. 8. Назовите типы адресов стека TCP/IP. 9. Что такое MAC-адрес? 10.Что такое IP-адрес? 11.Как определить доменное имя узла, зная его IP-адрес? 12.Опишите формат IP-адреса. 13.Назовите способы определения маршрутизаторами номера сети и номера узла IPадреса. 14.Что такое маска? 15.Охарактеризуйте каждый класс IP-адресов. 16.Опишите работу протокола ARP в локальных сетях с широковещанием. 17.В каких случаях может использоваться реверсивный протокол разрешения адресов? 18.В соответствии с какой моделью работает протокол DHCP? �Содержание Глава 10. Проектирование локальных сетей в программе логического моделирования телекоммуникационной сети NetEmul Лабораторная работа № 1. Программа логического моделирования телекоммуникационной сети «NetEmul» Лабораторная работа № 2. Соединение ЭВМ в сеть Лабораторная работа № 3. Использование маршрутизаторов. Статическая маршрутизация Лабораторная работа № 4. Разрешение адресов по протоколу ARP. APR-спуфинг Лабораторная работа № 5. Динамическая маршрутизация по протоколу RIP. Получение сетевых настроек по DHCP �Содержание Лабораторная работа № 1. Программа логического моделирования телекоммуникационной сети «NetEmul» Цель работы: научиться работать в программе логического моделирования телекоммуникационной сети «NetEmul». Средства для выполнения работы: • аппаратные: компьютер с установленной ОС Windows XP. • программные: программа логического моделирования телекоммуникационной сети «NetEmul». Теоретические сведения Общие понятия Соединение конечных узлов через сеть транзитных узлов называют коммутацией. Последовательность узлов, лежащих на пути от отправителя к получателю, образует маршрут. Задача маршрутизации включает в себя две подзадачи: • определение маршрута; • оповещение сети о выбранном маршруте. Определить маршрут означает выбрать последовательность транзитных узлов и их интерфейсов, через которые надо передавать данные, чтобы доставить их адресату. Среди множества возможных подходов к решению задачи коммутации абонентов в сетях выделяют два основополагающих, к которым относят коммутацию каналов и коммутацию пакетов. Различают топологию физических связей (физическую структуру сети) и топологию логических связей сети (логическую структуру сети). Конфигурация физических связей определяется электрическими соединениями компьютеров и может быть представлена в виде графа, узлами которого являются компьютеры и коммуникационное оборудование, а ребра соответствуют отрезкам кабеля, связывающим пары узлов. Логические связи представляют собой пути прохождения информационных потоков по сети; они образуются путем соответствующей настройки коммуникационного оборудования. Основными средствами физической структуризации локальных сетей являются повторители (repeater) и концентраторы (concentrator), или хабы (nub). Адаптер (adapter) – устройство либо программа, предназначенные для согласования параметров входных и выходных сигналов в целях сопряжения объектов. По выполняемым функциям сетевые адаптеры разделяются на две группы: 1) реализующие функции физического и канального уровней; 2) реализующие функции первых четырех уровней модели OSI. �Содержание Концентраторы (хабы) (concentrator) – устройство либо функциональный блок, у которого суммарная пропускная способность входных каналов выше пропускной способности выходного канала. Трансивер (приемопередатчик) – это устройство, предназначенное для приема пакетов от контроллера рабочих станций и передачи их в шину. Он также разрешает коллизии в шине. Конструктивно приемопередатчик и контроллер могут объединяться на одной плате или находиться в различных узлах. Репитер (повторитель) (repeater) – устройство с автономным питанием, обеспечивающее передачу данных между сегментами определенной длины. Он служит для объединения в одну сеть нескольких сегментов кабеля и увеличения тем самым общей длины сети. Логическая структуризация сети – процесс разбиения сети на сегменты с локализованным трафиком. Логическая структуризация сети проводится путем использования мостов, коммутаторов, маршрутизаторов и шлюзов. Мост (bridge) – • это устройства для логической структуризации сети; • ретрансляционная система, соединяющая два канала передачи данных. Коммутатор (switch) – по принципу обработки кадров ничем не отличается от моста. Основное его отличие от моста состоит в том, что он является своего рода коммуникационным мультипроцессором, так как каждый его порт оснащен специализированным процессором, который обрабатывает кадры по алгоритму моста независимо от процессоров других портов. Шлюз (gateway) – ретрансляционная система, обеспечивающая взаимодействие двух информационных систем. Шлюзы применяются для различных сетей. Маршрутизатор (роутер) (router) – ретрансляционная система, соединяющая две коммуникационные сети либо их части. Маршрутизаторы образуют логические сегменты посредством явной адресации, поскольку используют не плоские аппаратные, а составные числовые адреса. Протокол разрешения адресов ARP Для определения локального адреса по IP-адресу используется протокол разрешения адресов (Address Resolution Protocol, ARP). Протокол ARP поддерживает на каждом интерфейсе сетевого адаптера или маршрутизатора отдельную ARP-таблицу, в которой в ходе функционирования сети накапливается информация о соответствии между IP-адресами и МАС-адресами других интерфейсов данной сети. Первоначально при включении компьютера или маршрутизатора в сеть все его ARP-таблицы пусты. 1. На первом шаге происходит передача от протокола IP протоколу ARP примерно такого сообщения: «Какой МАС-адрес имеет интерфейс с адресом IP1?» 2. Работа протокола ARP начинается с просмотра собственной ARP-таблицы. Предположим, что среди содержащихся в ней записей отсутствует запрашиваемый IPадрес. �Содержание 3. В этом случае исходящий IP-пакет, для которого оказалось невозможным определить локальный адрес из ARP-таблицы, запоминается в буфере, а протокол ARP формирует ARP-запрос, вкладывает его в кадр протокола Ethernet и широковещательно рассылает. 4. Все интерфейсы сети l получают ARP-запрос и направляют его «своему» протоколу ARP. ARP сравнивает указанный в запросе адрес IP1 с IP-адресом интерфейса, на который поступил этот запрос. Протокол ARP, который констатировал совпадение, формирует ARP-ответ. В ARP-ответе маршрутизатор указывает локальный адрес MAC1 своего интерфейса и отправляет его запрашивающему узлу, используя его локальный адрес. Широковещательный ответ в этом случае не требуется, так как формат ARP-запроса предусматривает поля локального и сетевого адресов отправителя. Заметим, что зона распространения ARP-запросов ограничивается сетью l, если на пути широковещательных кадров барьером стоит маршрутизатор. Ответ присылает узел, опознавший свой IP-адрес. Если в сети нет машины с искомым IP-адресом, то ARP-ответа не будет. Протокол IP уничтожает IP-пакеты, направляемые по этому адресу. Запись в ARP-таблице появляется автоматически, спустя несколько миллисекунд после того, как модуль ARP проанализирует ARP-ответ. ARP-таблица пополняется не только за счет поступающих на данный интерфейс ARPответов, но и в результате извлечения полезной информации из широковещательных ARP-запросов. В ARP-таблицах существует два типа записей: динамические и статические. Статические записи создаются вручную с помощью утилиты ARP и не имеют срока устаревания, точнее, они существуют до тех пор, пока компьютер или маршрутизатор остается включенным. Динамические записи должны периодически обновляться. Если запись не обновлялась в течение определенного времени (порядка нескольких минут), то она исключается из таблицы. Таким образом, в ARP-таблице содержатся записи не обо всех узлах сети, а только о тех, которые активно участвуют в сетевых операциях. Программа NetEmul Эмулятор сети Netemul – программа, которая позволяет моделировать компьютерную сеть, настраивать ее и смотреть за происходящими в ней процессами. Программа Netemul обладает следующими возможностями: • добавление и настройка концентраторов; • настройка IP-адресов, подсетей и шлюзов; визуализация движения пакетов по сети; работают протоколы RIP, ARP, DHCP; встроенный скриптовый язык; подробный лог всех проходящих по сети пакетов; поддерживает 4 языка: русский, английский, испанский и бразильский. • • • • • компьютеров, маршрутизаторов, коммутаторов и �Содержание Программа работает в операционных системах Windows, Linux, Mac OS, и предназначена для проектирования сетей, а также для их тестирования. Задав все необходимые параметры (хост, протокол и др.) по смонтированному вами сетевому оборудованию, можно проверить и увидеть работу сети (отправка и получение пакетов – все визуально). Коммутаторы и концентраторы имеют от 2 до 48 портов, для маршрутизаторов – до 9. Так выглядит компьютер в программе. Основная функция концентратора – это повторение сигналов, поступающих на один из его портов, на всех остальных портах или на следующем в логическом кольце порте синхронно с сигналами-оригиналами. Все компьютеры, подключенные к концентраторам, образуют единый логический сегмент, в котором любая пара взаимодействующих устройств полностью блокирует возможность обмена данными для других компьютеров. Сетевой коммутатор, или свитч – устройство, предназначенное для соединения нескольких узлов компьютерной сети в пределах одного сегмента. В отличие от концентратора, который распространяет трафик от одного подключенного устройства ко всем остальным, коммутатор передает данные только непосредственно получателю. Это повышает производительность и безопасность сети, избавляя остальные сегменты сети от необходимости обрабатывать данные, которые им не предназначались. Коммутатором может быть как специализированное устройство, так и универсальный компьютер со встроенным программным механизмом коммутации, в этом случае коммутатор называется программным. Компьютер может совмещать функции коммутации данных с выполнением своих обычных функций как конечного узла. Маршрутизатор, или роутер – сетевое устройство, на основании информации о топологии сети и определенных правил принимающее решения о пересылке пакетов сетевого уровня (уровень 3 модели OSI) между различными сегментами сети. Практическая часть работы Задание 1. Установить программу «Netemul». Для того чтобы установить программу «Netemul», нужно: для операционной системы Windows: 1) распаковать проект в рабочий каталог; 2) выполнить несколько простых действий по установке файлов проекта: 3) создать ярлыки на рабочем столе или в меню Пуск. �Содержание для операционной системы Linux: 1) распаковать архив с исходным кодом программы в одноименный каталог, созданный в домашней директории; 2) перейти в каталог с проектом; 3) при выполнении следующих команд удовлетворить необходимые зависимости; qmake; make; make install. Рис. 1. Обозначения и интерфейс программы «Netemul» 1. Запустите программу и создайте новую сцену («Новый» в пункте меню «Файл»). 2. На панели инструментов выберите Компьютер. Задание 2. Компьютеру с именем адаптера eth0 назначить следующий IP-адрес: 192.168.1.0 По умолчанию у компьютера есть только один интерфейс. Для того чтобы добавить адаптер, нужно выбрать пункт меню «Интерфейсы» в контекстном меню либо на панели параметров. Для настройки IP-адреса интерфейса откройте окно «Интерфейсы». �Содержание Рис. 2. Окно настроек сетевого интерфейса компьютера 3. Таблицы ARP и маршрутизации представляются нам в следующей форме (рис. 3, рис. 4): Рис. 3. ARP таблица Рис. 4. Таблица маршрутизации �Содержание Как видим (рис. 3), таблица ARP пока пустая, не было ни одной передачи данных, и в ней нет ни одного соответствия физического адреса интерфейса и его IP-адреса. 4. На панели инструментов выберите еще один компьютер. Задание 3. Компьютеру с именем адаптера eth1 назначить следующий IP-адрес: 192.168.1.100 Задание 4. После того как компьютеры расставлены, поставьте концентратор и соедините каждый компьютер с концентратором, выбрав на панели инструментов иконку провода. При выборе какого-либо инструмента он остается активным, пока не будет выбран другой. Для того чтобы соединить два устройства кабелем, нужно выполнить следующие действия: • щелкнуть кнопкой мыши на одном устройстве; • провести линию до того устройства, с которым хотим соединить первое; • щелкнуть по этому устройству кнопкой мыши. Рис. 5. Соединение двух компьютеров концентратором Задание 5. Произведите передачу данных с одного компьютера на другой (рис. 6). После чего снова проверьте таблицу ARP (рис.7), найдите в ней новую динамическую запись. Рис. 6. Передача данных с одного компьютера на другой �Содержание Рис. 7. ARP таблица В таблице, как и ожидалось, появился адрес (рис. 7). Это произошло в результате работы протокола ARP. Задание 6. Добавьте в сеть еще два компьютера с именами адаптеров eth2 и eth7 соответственно, соединив каждый компьютер с концентратором, и назначьте им следующие IP-адреса: 192.168.1.123 и 192.168.1.125. Рис. 8. Простейшая сеть Задание 7. Построить более сложную сеть, добавив еще 4 компьютера с именами адаптеров eth4, eth5, eth6, eth7, коммутатор и маршрутизатор. Выставить IP-адреса и маски подсети в соответствующих строках каждого интерфейса. После нажатия на кнопку «Оk» или «Применить», можно наблюдать, как индикатор поменял цвет с желтого на зеленый и от устройства, которому сейчас дали адрес, «побежал» кадр �Содержание ARP-протокола. Это нужно для того, чтобы выявить, нет ли в сети повторения адресов. Различают следующие индикаторы устройств: • красный индикатор означает, что устройство не подключено; • желтый – устройство подключено, но не настроено; • зеленый – знак того, что устройство подключено, настроено и готово к работе. Только у коммутатора этот индикатор зеленый, потому что для его работы (простое повторение сигнала на всех своих портах) не нужно каких-либо настроек. А вот для того, чтобы компьютеры, подключенные к нему, смогли работать, необходимо их сконфигурировать. Рис. 9. Сеть Задание 8. Разбейте сеть на 2 подсети. Допустим, есть пул адресов сети класса С. Разбейте его на 2 части: 192.168.1.0-192.168.1.127 и 192.168.1.128-192.168.1.255 с маской 255.255.255.128. После того, как расставили все IP-адреса конечным узлам, уже в принципе есть работающие подсети. Но только каждая работает автономно, и послать сообщения из одной такой подсети в другую не сможем. В подсети левее маршрутизатора у всех узлов должен быть шлюз 192.168.1.126, правее – 192.168.1.254. После того, как задали �Содержание шлюзы, получаем полностью рабочую сеть. Рис. 10. Шлюз Сейчас можно посмотреть, насколько правильно она функционирует, увидеть работу различных сетевых устройств и поэкспериментировать с сетью. При наведении мыши на рабочую область появится оранжевый кружок, это значит, что надо указать, от какого компьютера данные будут отправлены (рис. 11). Задание 9. Отправьте данные с компьютера с именем адаптера eth6 на компьютер с именем адаптера eth4: Рис. 11. Сеть, разбитая на две подсети (выбор отправителя данных) Появится диалоговое окно отправки данных (рис. 12). Можно менять объем пакетов в зависимости от поставленной задачи. Нажмите «Далее». �Содержание Рис. 12. Диалоговое окно параметров отправки данных Затем появится зеленый кружок, т. е. нужно выбрать получателя (рис. 13). Рис. 13. Сеть, разбитая на две подсети (выбор получателя данных) Щелкните по выбранному компьютеру. Появляется диалог. В этом диалоговом окне нужно указать интерфейс, на который будут отправляться данные. Так как у данного компьютера один адаптер, то на него и отправьте пакеты. Далее нажмите кнопку «Отправка» и наблюдайте бегущие кадры между компьютерами (рис. 14). На рисунке 14 можно видеть красные точки, символизирующие передачу данных пользователя. Желтые же точки – для служебных пакетов, поддерживающих функционирование сети, в данном случае служебные пакеты содержат информацию �Содержание протокола RIP, установленного на маршрутизаторах сети. Рис. 14. Отправка данных по сети При помощи функции «Показать журнал» можем наблюдать все процессы, произведенные данным устройством: прием/передача пакетов, сверка протоколов, их IP-адреса, шлюзы и т. д. Задание 10. Отправьте данные размером 55 Кбайт с помощью протокола UDP с интерфейса компьютера-отправителя eth7 на интерфейс компьютера-получателя eth4. Задание 11. Отправьте данные размером 15 Кбайт с помощью протокола TCP с интерфейса компьютера-отправителя eth6 на интерфейс компьютера-получателя eth5. Контрольные вопросы 1. Какие из утверждений о маршруте, на ваш взгляд, не всегда верны? • Маршрут – это последовательность промежуточных узлов (интерфейсов), которые проходят данные по пути от отправителя к получателю • При определении маршрута всегда выбирается один из нескольких возможных путей • Каждый маршрут назначается для определенного потока данных • Из нескольких возможных маршрутов всегда выбирается оптимальный. �Содержание 2. Опишите основные подходы и критерии, используемые при выборе маршрута. 3. Какие из этих утверждений могут быть в некоторых случаях верными? • Маршруты фиксируются в коммутаторах путем жесткого соединения пар интерфейсов • Маршруты определяются администратором и заносятся вручную в специальную таблицу • Таблица маршрутов строится автоматически сетевым программно-аппаратным обеспечением • Для каждого коммутатора строится своя таблица маршрутов, которая на нем и хранится 4. Какое из этих устройств можно назвать коммутатором? • электрический выключатель • маршрутизатор • мост • мультиплексор • ни одно из названных 5. Назовите основные топологии связей. 6. Сформулируйте определение логической структуризации сети. 7. В чем состоит главное отличие моста от коммутатора? 8. На какие группы разделяются сетевые адаптеры по выполняемым функциям? 9. Сформулируйте определения шлюза. 10.Возможно ли в ARP-таблице появление динамической записи о соответствии IPадреса из диапазона адресов другой сети? 11.Что будет происходить при наличии двух записей с одинаковыми адресами IP и разными MAC? 12.Что будет происходить при наличии двух записей с одинаковыми адресами MAC и разными IP? 13.Чем отличается динамическая и статическая запись в таблице? 14.Какое значение имеет имя сетевого адаптера? 15.Что влечет за собой уменьшение/увеличение времени жизни записи в таблице? �Содержание Лабораторная работа № 2. Соединение ЭВМ в сеть Цель работы: ознакомиться с основами работы с программным эмулятором локальных вычислительных сетей NetEmul; научиться строить простейшие модели локальной вычислительной сети; выявить отличия в построении локальной вычислительной сети на концентраторах и коммутаторах. Теоретический материал Запуск эмулятора NetEmul Для запуска эмулятора NetEmul необходимо либо воспользоваться соответствующим пунктом главного меню операционной системы, либо выполнить в терминале команду netem ul. Порядок выполнения лабораторной работы С помощью инструмента «Вставить текстовую надпись» добавить на рабочее поле эмулятора надпись, содержащую: 1) номер группы; 2) Ф. И. О. студента, выполняющего работу; 3) номер варианта согласно номеру студента в журнале. Таблица 1 Варианты задания (указаны согласно номеру студента в журнале) № Адрес сети/маска № Адрес сети/маска № Адрес сети/маска 1 10.0.1.0/27 11 10.1.1.64/27 21 10.2.1.128/27 2 10.0.2.32/27 12 10.1.2.96/27 22 10.2.2.160/27 3 10.0.3.64/27 13 10.1.3.128/27 23 10.2.3.192/27 4 10.0.4.96/27 14 10.1.4.160/27 24 10.2.4.224/27 5 10.0.5.128/27 15 10.1.5.192/27 25 10.2.5.0/27 6 10.0.6.160/27 16 10.1.6.224/27 26 10.2.6.32/27 7 10.0.7.192/27 17 10.1.7.0/27 27 10.2.7.64/27 8 10.0.8.224/27 18 10.1.8.32/27 28 10.2.8.96/27 9 10.0.9.0/27 19 10.1.9.64/27 29 10.2.9.128/27 10 10.0.0.32/27 20 10.1.0.96/27 30 10.2.0.160/27 �Содержание Соединение двух ЭВМ напрямую 1. Выбрать исходные данные для выполнения работы согласно своему варианту. (а) в общем виде (б) в NetEmul Рис. 1. Схема модели локальной вычислительной сети при соединении двух ЭВМ напрямую 2. Добавить на рабочее поле эмулятора два компьютера (рис. 1), использовав кнопку «Добавить компьютер» на панели инструментов. 3. Соединить добавленные компьютеры как показано на рисунке 1. Для этого нужно: 1) нажать кнопку «Создать соединение» на панели инструментов; 2) навести указатель на один из компьютеров; 3) левой кнопкой мыши перевести курсор на второй компьютер – за курсором от первого компьютера должна тянуться прямая линия; 4) отпустить левую кнопку мыши, после чего должно появиться окно начальных настроек с выбором соединяемых интерфейсов; 5) подтвердить соединение между интерфейсами eth0 и eth0, нажав «Соединить»; 6) если все сделано правильно, то компьютеры теперь соединены, на каждом конце соединения показан номер используемого интерфейса (в данном случае 0), а индикатор соединения на иконке компьютера сменил цвет с красного на желтый (соединение есть, но интерфейсы не настроены). 4. Настроить компьютеры, задав каждому IP-адрес и маску подсети в соответствии с вариантом. Для этого нужно: 1) выбрать инструмент «Перемещение объектов» на панели инструментов; 2) выделить первый компьютер; 3) вызвать контекстное меню и выбрать пункт «Интерфейсы»; 4) в появившемся окне указать в сответствующих полях IP-адрес и маску подсети; 5) подтвердить ввод последовательным нажатием кнопок «Применить» и «ОК»; �Содержание 6) если все сделано правильно, то индикатор соединения на иконке компьютера должен сменить цвет с желтого на зеленый (соединение есть, и интерфейсы настроены); 7) добавить возле каждого компьютера надпись с его IP-адресом и маской подсети как показано на рис. 1. 5. Проверить работоспособность построенной модели локальной сети, передав пакеты от одного компьютера до другого. Для этого нужно: 1) выбрать инструмент «Отправить данные» на панели инструментов; 2) под курсором (на рабочем поле программы) должен появиться красный круг; 3) навести курсор с красным кругом на передающий компьютер; 4) в появившемся окне «Отправка» указать: протокол TCP, размер данных 5 KB; 5) нажать «Далее» – окно пропадет, а кружок под курсором сменит цвет на зеленый; 6) навести курсор с зеленым кругом на принимающий компьютер; 7) в появившемся окне подтвердить интерфейс на принимающем компьютере eth0, нажав «Отправка»; 8) проследить за перемещением пакетов. Построение локальной вычислительной сети на концентраторах (а) в общем виде (б) в NetEmul Рис. 2. Схема модели локальной сети на основе концентраторов 1. Выбрать исходные данные для выполнения работы согласно своему варианту. 2. Добавить на рабочее поле эмулятора шесть компьютеров и три концентратора как показано на рис. 2. 3. Соединить устройства как показано на рис. 2. �Содержание 4. Настроить компьютеры, задав каждому IP-адрес и маску подсети в соответствии с вариантом. 5. Добавить возле каждого компьютера надпись с его IP-адресом и маской подсети. 6. Проверить работоспособность построенной модели локальной сети, передав пакеты (TCP, 5 KB) от одного компьютера до другого. Проследить за перемещением пакетов и сделать выводы об особенностях работы локальной вычислительной сети на основе концентраторов. Построение локальной вычислительной сети на коммутаторах (а) в общем виде (б) в NetEmul Рис. 3. Схема модели локальной вычислительной сети на основе коммутаторов 1. Выбрать исходные данные для выполнения работы согласно своему варианту. 2. Добавить на рабочее поле эмулятора пять компьютеров и два коммутатора как показано на рис. 3. 3. Соединить устройства как показано на рис. 3. 4. Настроить компьютеры, задав каждому IP-адрес и маску подсети в соответствии с вариантом. 5. Добавить возле каждого компьютера надпись с его IP-адресом и маской подсети. 6. Проверить работоспособность построенной модели локальной вычислительной сети, передав пакеты (TCP, 5 KB) от одного компьютера до другого. Проследить за перемещением пакетов и сделать выводы об особенностях работы локальной сети на основе коммутаторов. После выполнения работы продемонстрировать преподавателю работоспособность построенной модели. Проект сохранить для отчета. �Содержание Содержание отчета 1. Цель работы. 2. По каждому пункту лабораторной работы должна быть приведена схема модели с указанием IP-адресов устройств и номеров интерфейсов. 3. По каждому пункту лабораторной должны быть приведены выводы по работе. Контрольные вопросы 1. Что такое IP-адрес? 2. Что такое маска подсети? 3. Как работает концентратор? 4. Как работает коммутатор? �Содержание Лабораторная работа № 3. Использование маршрутизаторов. Статическая маршрутизация Цель работы: ознакомиться с работой маршрутизаторов; научиться формировать статические маршруты и прописывать их в таблицы маршрутизации сетевых устройств. Теоретический материал Запуск эмулятора NetEmul Для запуска эмулятора NetEmul необходимо либо воспользоваться соответствующим пунктом главного меню операционной системы, либо выполнить в терминале команду netemul. Порядок выполнения лабораторной работы С помощью инструмента «Вставить текстовую надпись» добавить на рабочее поле эмулятора надпись, содержащую: 1. Номер группы. 2. Ф. И. О студента, выполняющего работу. Построение модели сети 1. Выбрать исходные данные для выполнения работы 2. Используя соответствующие инструменты на панели эмулятора, построить сеть в соответствии с рис. 1. В свойствах каждого маршрутизатора необходимо указать количество интерфейсов, равное 4. 3. Настроить интерфейсы компьютеров и маршрутизаторов, задав каждому IP-адрес и маску подсети. Добавить возле каждого компьютера и интерфейса роутера надписи с их IP-адресом и маской подсети. 4. Проверить работоспособность построенной модели локальной вычислительной сети, передав пакеты (TCP, 5 KB) от одного устройства до другого в пределах одной подсети. Рис. 1. Связь сетей посредством маршрутизаторов �Содержание Формирование таблицы статической маршрутизации 1. Задать на каждом компьютере маршрут «по-умолчанию» (IP сети = 0.0.0.0; маска подсети = 0.0.0.0). 2. Задать на каждом маршрутизаторе статические маршруты до удаленных от него сетей. 3. Проверить работоспособность построенной модели локальной сети, передав пакеты (TCP, 5 KB) между удаленными друг от друга сетями. Проследить за перемещением пакетов и сделать выводы об особенностях работы локальной вычислительной сети на основе маршрутизаторов. После выполнения работы продемонстрировать преподавателю работоспособность построенной модели. Проект сохранить для отчета. Содержание отчета 2. Цель работы. 3. По каждому пункту лабораторной должна быть приведена схема модели с указанием IP-адресов устройств и номеров интерфейсов. 4. По каждому пункту лабораторной должны быть приведены выводы по работе. Контрольные вопросы 1. Что такое IP-адрес? 2. Что такое маска подсети? 3. Как работает маршрутизатор? 4. Принципы статической маршрутизации? �Содержание Лабораторная работа № 4. Разрешение адресов по протоколу ARP. APR-спуфинг Цель работы: ознакомиться с механизмом работы протокола ARP; научиться формировать и отправлять пользовательские пакеты; ознакомиться с журналом работы сетевого устройства в эмуляторе; научиться проводить сетевую атаку вида ARP-спуфинг. Теоретический материал Запуск эмулятора NetEmul Для запуска эмулятора NetEmul необходимо либо воспользоваться соответствующим пунктом главного меню операционной системы либо выполнить в терминале команду netemul. Протокол ARP ARP (Address Resolution Protocol – протокол определения адреса) – протокол в компьютерных сетях, предназначенный для определения MAC- адреса сетевого устройства по известному IP-адресу. Наибольшее распространение ARP получил благодаря повсеместности сетей IP, построенных поверх Ethernet, поскольку в подавляющем большинстве случаев при таком сочетании используется ARP. В семействе протоколов IPv6 протокола ARP не существует, его функции возложены на ICMPv6. Описание протокола было опубликовано в ноябре 1982 г. в RFC 826. ARP был спроектирован для случая передачи IP-пакетов через сегмент Ether- net. При этом общий принцип, предложенный для ARP, был использован и для сетей других типов. Существуют следующие типы сообщений ARP: запрос ARP (ARP-request) и ответ ARP (ARP-reply). Система-отправитель при помощи запроса ARP запрашивает физический адрес системы-получателя. Ответ (физический адрес узла-получателя) приходит в виде ответа ARP. Принцип работы протокола: узел (хост А), которому нужно выполнить отображение IP-адреса на MAC-адрес, формирует ARP-запрос, вкладывает его в кадр протокола канального уровня, указывая в нем известный IP- адрес (хост В), и рассылает запрос широковещательно (в поле MAC-адрес назначения заголовка Ethernet указывается широковещательный MAC-адрес FF:FF:FF:FF:FF:FF). Все узлы локальной сети получают ARP-запрос и сравнивают указанный там IP-адрес с собственным. В случае их совпадения узел (хост В) формирует ARP-ответ, в котором указывает свой IP-адрес и свой локальный адрес и отправляет его уже направленно, так как в ARP-запросе отправитель (хост А) указывает свой локальный адрес. Схема работы протокола показана на рис. 2. �Содержание Рис. 1. Схема работы протокола ARP Таблица 1 Значения полей заголовка кадра ARP Поле Значение HTYPE Номер протокола передачи канального уровня (0x0001 для протокола Ethernet) PTYPE Код протокола сетевого уровня (0x0800 для протокола IPv4) HLEN Длина физического адреса в байтах. Адреса Ethernet имеют длину 6 байт PLEN Длина логического адреса в байтах. IPv4 адреса имеют длину 4 байта OP CODE Код операции: 0x01 в случае ARP-запроса и 0x02 в случае ARP-ответа Sender MAC Физический адрес отправителя Sender IP Сетевой адрес отправителя Target MAC Физический адрес получателя. При запросе поле заполняется нулями Target IP Сетевой адрес получателя �Содержание Самопроизвольный ARP (gratuitous ARP) – такое поведение ARP, когда ARP-ответ присылается, когда в этом (с точки зрения получателя) нет особой необходимости. Самопроизвольный ARP-ответ – это пакет-ответ ARP, присланный без запроса. Он применяется для определения конфликтов IP- адресов в сети: как только станция получает адрес по DHCP или адрес присваивается вручную, рассылается ARP-ответ gratuitous ARP. Самопроизвольный ARP может быть полезен в следующих случаях: • обновление ARP-таблиц, в частности, в кластерных системах; • информирование коммутаторов; • извещение о включении сетевого интерфейса. Несмотря на эффективность самопроизвольного ARP, он является осо- бенно небезопасным, поскольку с его помощью можно уверить удаленный узел в том, что MAC-адрес какой-либо системы, находящейся с ней в одной сети, изменился, и указать, какой адрес используется теперь. Сетевая атака ARP-спуфинг Сетевая атака ARP-спуфинг самопроизвольного ARP. (ARP-spoofing) основана на использовании Чтобы перехватить сетевые пакеты, которые атакуемый хост (А) отправляет на хост В, атакующий хост (С) формирует ARP-ответ, в котором ставит в соответствие IP-адресу хоста В свой MAC-адрес. Далее этот пакет отправляется на хост А. В том случае, если хост А поддерживает самопроизвольный ARP, он модифицирует собственную ARPтаблицу и помещает туда запись, где вместо настоящего MAC-адреса хоста B стоит MAC-адрес атакующего хоста C. Теперь пакеты, отправляемые хостом А на хост В, будут передаваться хосту С. Схема атаки показана на рис. 2. Рис. 2. Схема сетевой атаки ARP-спуфинг �Содержание Порядок выполнения лабораторной работы С помощью инструмента «Вставить текстовую надпись» добавить на рабочее поле эмулятора надпись, содержащую: 1. Номер группы. 2. Ф. И. О. студента, выполняющего работу. 3. Номер варианта согласно номеру студента в журнале. Таблица 2 Варианты задания (указаны согласно номеру студента в журнале) № Адрес сети/маска № Адрес сети/маска № Адрес сети/маска 1 10.0.1.0/27 11 10.1.1.64/27 21 10.2.1.128/27 2 10.0.2.32/27 12 10.1.2.96/27 22 10.2.2.160/27 3 10.0.3.64/27 13 10.1.3.128/27 23 10.2.3.192/27 4 10.0.4.96/27 14 10.1.4.160/27 24 10.2.4.224/27 5 10.0.5.128/27 15 10.1.5.192/27 25 10.2.5.0/27 6 10.0.6.160/27 16 10.1.6.224/27 26 10.2.6.32/27 7 10.0.7.192/27 17 10.1.7.0/27 27 10.2.7.64/27 8 10.0.8.224/27 18 10.1.8.32/27 28 10.2.8.96/27 9 10.0.9.0/27 19 10.1.9.64/27 29 10.2.9.128/27 10 10.0.0.32/27 20 10.1.0.96/27 30 10.2.0.160/27 Построение модели сети 1. Выбрать исходные данные для выполнения работы согласно своему варианту. Полученную согласно варианту сеть с маской /27 разбить на две подсети с маской /28 каждая. Рис. 3. Сеть для изучения протокола ARP �Содержание 2. Используя соответствующие инструменты на панели эмулятора, построить сеть в соответствии с рис. 3. В свойствах маршрутизатора необходимо указать количество интерфейсов, равное 2. 3. Настроить интерфейсы компьютеров и маршрутизаторов, задав каждому IP-адрес и маску подсети (слева – первая подсеть в заданной сети, справа – вторая подсеть). Добавить возле каждого компьютера и интерфейса роутера надписи с их IP-адресом и маской подсети. 4. Настроить на компьютерах маршруты «по-умолчанию» (IP сети = 0.0.0.0; маска подсети = 0.0.0.0). Можно воспользоваться «Таблицей маршрутизации» либо вызвать свойства компьютера двойным щелчком, указать шлюз по умолчанию и включить маршрутизацию. 5. Включить маршрутизацию на маршрутизаторе. 6. Проверить работоспособность построенной модели локальной вычислительной сети, передав пакеты (TCP, 5 KB) от компьютера в левой подсети до компьютера в правой подсети. 7. Задать каждому компьютеру имя-описание, контекстного меню «Задать описание». воспользовавшись пунктом Определение MAC-адреса с помощью ARP-запроса 1. Запустить для компьютеров 1 и 2 журналы пакетов (пункт меню «По- казать журнал»). 2. Очистить ARP-таблицу компьютера 1. 3. Выделить компьютер 1 и с помощью инструмента «Конструктор пакетов» сформировать пакет ARP-запроса для определения MAC-адреса компьютера 2. Помните, что ARP-запрос рассылается широковещательно (MAC- адрес получателя в заголовке Ethernet – FF:FF:FF:FF:FF:FF), а MAC-адрес искомого узла в заголовке ARP приравнивается к нулевому 00:00:00:00:00:00. MAC-адрес компьютера 1 указан в окне «Интерфейсы» для компьютера 1. 4. Запустить ARP-запрос, проследить за ним и за сгенерированным для него ARPответом по схеме сети и журналам компьютеров 1 и 2. 5. Открыть ARP-таблицу компьютера 1 и убедиться, что запись добавилась в таблицу. 6. Сохранить скриншот экрана (с открытыми журналами) для отчета. Реализация атаки ARP-спуфинг 1. Запустить для компьютеров 1 и 2 журналы пакетов (пункт меню «Показать журнал»). При необходимости очистить их. 2. Очистить ARP-таблицу компьютера 1. �Содержание 3. Выделить компьютер 2 и с помощью инструмента «Конструктор пакетов» сформировать пакет ARP-ответа, в котором будут указаны: • MAC отправителя – MAC компьютера 2; • IP отправителя – IP интерфейса роутера в левой подсети; • MAC получателя – MAC компьютера 1; • IP получателя – IP компьютера 1. 4. Запустить ARP-ответ, проследить за ним. Может возникнуть окно о дублировании IP-адресов в сети – это происходит в том случае, если из-за действий коммутатора пакет-атаку получает и роутер. Окно быстро закрыть. 5. Сразу же запустить передачу пакетов (UDP, 5 KB) от компьютера 1 на компьютер 3. Убедиться, что пакеты вначале приходят на компьютер 2 и лишь потом (если на компьютере 2 включена маршрутизация) отправляются на компьютер 3 (через маршрутизатор). 6. Сохранить скриншот экрана (с открытыми журналами) для отчета. После выполнения работы продемонстрировать преподавателю работоспособность построенной модели. Проект сохранить для отчета. Содержание отчета 1. Цель работы. 2. Разбиение заданной сети /27 на две подсети /28. 3. Схема модели с указанием IP-адресов устройств и номеров интерфейсов. 4. Скриншоты с результатами разрешения адреса и сетевой атаки. 5. По каждому пункту лабораторной должны быть приведены выводы по работе. Контрольные вопросы 6. Протокол ARP. 7. Формат пакета ARP. 8. Самопроизвольный ARP. 9. IP-адрес. 10.MAC-адрес. 11.ARP-спуфинг. �Содержание Лабораторная работа № 5. Динамическая маршрутизация по протоколу RIP. Получение сетевых настроек по DHCP Цель работы: ознакомиться с механизмом динамической маршрутизации по протоколу RIP; научиться настраивать компьютеры и серверы для автоматизации получения компьютерами сетевых настроек. Теоретический материал Запуск эмулятора NetEmul Для запуска эмулятора NetEmul необходимо либо воспользоваться соответствующим пунктом главного меню операционной системы, либо выполнить в терминале команду netemul. Порядок выполнения лабораторной работы С помощью инструмента «Вставить текстовую надпись» добавить на рабочее поле эмулятора надпись, содержащую: 1. Номер группы. 2. Ф. И. О. студента, выполняющего работу. 3. Номер варианта согласно номеру студента в журнале. Таблица 1 Варианты задания (указаны согласно номеру студента в журнале) № Адрес сети/маска № Адрес сети/маска № Адрес сети/маска 1 10.0.1.0/26 11 10.1.1.128/26 21 10.2.1.0/26 2 10.0.2.64/26 12 10.1.2.192/26 22 10.2.2.64/26 3 10.0.3.128/26 13 10.1.3.0/26 23 10.2.3.128/26 4 10.0.4.192/26 14 10.1.4.64/26 24 10.2.4.192/26 5 10.0.5.0/26 15 10.1.5.128/26 25 10.2.5.0/26 6 10.0.6.64/26 16 10.1.6.192/26 26 10.2.6.64/26 7 10.0.7.128/26 17 10.1.7.0/26 27 10.2.7.128/26 8 10.0.8.192/26 18 10.1.8.64/26 28 10.2.8.192/26 9 10.0.9.0/26 19 10.1.9.128/26 29 10.2.9.0/26 10 10.0.0.64/26 20 10.1.0.192/26 30 10.2.0.64/26 �Содержание Построение модели сети 1. Выбрать исходные данные для выполнения работы согласно своему варианту. Полученную, согласно варианту, сеть с маской /26 разбить на 8 подсетей с маской /29 каждая. Рис. 1. Модель сети для изучения работы протоколов RIP и DHCP 2. Используя соответствующие инструменты на панели эмулятора, построить сеть в соответствии с рис. 1. 3. Распределить полученные ранее адреса сетей между сетями SR1–SR5 и SH11–SH13. Добавить возле каждой сети надпись с ее IP-адресом. 4. Настроить интерфейсы маршрутизаторов, задав каждому IP-адрес и маску подсети в соответствии с выбранным распределением. Настройка динамической маршрутизации по протоколу RIP 1. На каждом маршрутизаторе добавить и запустить программу RIP. Пункт контекстного меню «Программы». Кнопка «Добавить». Не забудьте поставить флаг для активации программы. 2. Включить маршрутизацию на маршрутизаторе. 3. Открыть журнал одного из маршрутизаторов. Проследить за перемещением пакетов протокола RIP по сети. 4. Поочередно открыть таблицы маршрутизации каждого маршрутизатора и убедиться, что таблица заполнилась. �Содержание Настройка автоматического получения сетевых настроек по протоколу DHCP 1. На маршрутизаторах, которые отвечают за сети SH11–SH13 добавить и запустить программу DHCP-сервер. Не забудьте поставить флаг для активации программы. 2. В настройках каждого DHCP-сервера указать интерфейс, «смотря- щий» в сторону сети SH, тип адресов – динамические, диапазон адресов, выделяемых для динамической адресации, маску подсети и IP-адрес шлюза. 3. На каждом компьютере добавить и запустить программу DHCP-клиент. Не забудьте поставить флаг для активации программы. 4. В настройках каждого DHCP-клиента укажите интерфейс, который должен автоматически получать сетевые настройки. 5. Открыть диалог настройки интерфейсов каждого компьютера и убедиться, что стоит флаг «Получать настройки автоматически». 6. Дождаться, пока все компьютеры не получат сетевые настройки. 7. Проверить работоспособность построенной модели ЛВС, передав пакеты (TCP, 5 KB) между компьютерами в разных подсетях. После выполнения работы продемонстрировать преподавателю работоспособность построенной модели. Проект сохранить для отчета. Содержание отчета 1. Цель работы. 2. Схема модели с указанием IP-адресов устройств и номеров интерфейсов. 3. По каждому пункту лабораторной должны быть приведены выводы по работе. Контрольные вопросы 4. Протокол RIP. 5. Протокол DHCP. 6. DHCP. Алгоритм динамического назначения адресов. �Содержание Глава 11. Система управления контентом Joomla CMS (от англ. Content Management System) – система управления содержимым (контентом) – программное обеспечение или информационная система, которая используется для организации и обеспечения процесса по совместному созданию, управлению и редактированию содержимого сайта. Их основной задачей является контроль контента, поступающего на сайт, для обеспечения достоверности и своевременности информации, размещенной на сайте. По виду CMS различают: • открытые CMS: имеют открытый исходный код, доступный пользователям для просмотра, редактирования, изучения и создания нового программного обеспечения на его основе (например, Wordpress, Drupal, Joomla). • Проприетарные (или закрытые) движки: эти программы, как правило, платные – частная собственность их правообладателей и создателей. Исходный код таких движков закрыт для изучения, просмотра, модификации и редактирования (например, Microsoft SharePoint Server, UlterSuite CMS, Site Sapiens ECMP). По способу работы шаблона различают движки: • с автономной обработкой данных: предназначены для создания статических сайтов; • интерактивные CMS: предназначены для создания динамических сайтов; • гибриды: сочетают функции автономных и интерактивных движков. В зависимости от уровня сложности, системы управления контентом можно разделить на три группы: • первая группа – это статическая веб-страница, которую, как правило, делает ITспециалист, а затем, при необходимости, он же и вносит туда изменения; • ко второй группе следует отнести сайты, на которых администратор может самостоятельно изменять содержание, но не его структуру и дизайн; • к третьей группе относятся системы, позволяющие администратору вносить изменения в структуру сайта, добавлять и удалять разделы в рамках дизайна и навигации. Лабораторная работа № 1. Первоначальные настройки и установка шаблона сайта Лабораторная работа № 2. Добавление категорий и удаление демонстрационного контента Лабораторная работа № 3. Добавление материалов и создание меню Лабораторная работа № 4. Создание пунктов меню и установка баннера Лабораторная работа № 5. Модули и расширения в Joomla Лабораторная работа № 6. Плагины в Joomla Лабораторная работа № 7. Компоненты в Joomla Контрольные вопросы к главе 11 �Содержание Лабораторная работа № 1. Первоначальные настройки и установка шаблона сайта Цель работы: получить необходимые навыки настройки сайта на CMS Joomla и установить шаблон для сайта. Средства для выполнения работы: • аппаратные: компьютер с установленной ОС Windows; • программные: браузер, сервер. По окончании выполнения лабораторной работы вам нужно будет предоставить отчет о выполненной работе. Отчет включает в себя два файла, один из которых – это cкриншот выбранного вами шаблона, а другой – ответы на контрольные вопросы, представленные в конце лабораторной работы. Теоретические сведения Шаблоны (Templates) Одним из главных элементов конструкции сайта является шаблон сайта. Joomla основана на шаблонах. Они представляют собой основу стиля страниц сайта и Панели администратора, определяют структуру сайта (позиции), порядок вывода материалов и модулей (для этого указывается конкретная позиция). Шаблоны и связанные с ними файлы являются основой для визуальной оболочки, т. е. дизайна и внешнего вида сайта. Управление шаблонами осуществляется отдельно от управления контентом сайта. Шаблон – это средство формирования внешнего вида сайта. Эта его функция реализуется в основном за счет HTML и CSS. Joomla поставляется с несколькими предварительно установленными шаблонами. Шаблоны можно настраивать, например изменять логотип и цвета фона. Также в шаблонах определяется визуальное оформление. Структура шаблона хранится в папке \templates\. Внутри каждой папки шаблона, в зависимости от вида шаблона, можно увидеть следующие файлы: Рис. 1. Совокупность файлов, расположенных в папке шаблона �Содержание В папке images находятся картинки, используемые в шаблоне, например баннеры. В шаблоне определяются допустимые позиции отображаемых модулей. Файлы шаблонов обычно находятся в директории шаблонов (templates), которая расположена в корневой директории Joomla. Каждый шаблон состоит из следующих файлов: Таблица 1 Файлы шаблонов Название файла Описание Index.php Файл содержит HTML, PHP и, возможно, JavaScript код, являющийся основой для дизайна сайта. В комбинации с .css и файлами картинок этот файл определяет весь дизайн и расположение контента на сайте templateDetails.xml Этот файл служит для распознания шаблона системой Joomla и содержит ссылки на все используемые в шаблоне файлы: index.php, .css и т. д. template_thumbnail.png Это файл-картинка, который служит для отображения скриншота сайта в менеджере шаблонов. Наличие данного файла в папке шаблона обязательно template_css.css Каскадные листы стиля (CSS), расположенные в папке css, содержат код, который служит для обработки визуальных элементов сайта: размеров шрифтов, цветов и т. д. Количество .css файлов не ограничено. Но для корректной работы CSS необходимо разместить ссылки на данные файлы в index.php. Файлы картинок Эти файлы изображений, предназначенные для обеспечения отображения визуальных элементов дизайна, размещены в папке images вашего шаблона. Картинки могут быть в форматах .gif, .jpg, или .png. Остов шаблона находится в файле index.php и написан на языке php. У каждого шаблона позиции для расширений уникальны и имеют конкретное предназначение. Управление шаблонами осуществляется посредством «Менеджера шаблонов». Менеджер шаблонов Для входа в «менеджер шаблонов» нужно нажать на кнопку «Менеджер шаблонов» в «Панели управления», или через «Расширения»→«Менеджер шаблонов». Стили Стили – это функция системы, которая позволяет видоизменять имеющиеся шаблоны. Каждый шаблон имеет, как минимум, один стиль. Гибкость настройки стиля зависит от каждого конкретного шаблона. Примеры настройки – выбор цветовой схемы страниц, выбор логотипа. Задать стиль по умолчанию можно при помощи менеджера шаблонов: текстовое меню административного раздела → пункт «Расширения» → подпункт «Менеджер шаблонов» → вкладка «Стили». Отделить стили для административного раздела от шаблонов для стороны посетителей можно при помощи фильтра «Выбор области системы». Новые стили создаются копированием имеющихся. Стили можно применять к тем или иным пунктам меню и, следовательно, к тем или иным страницам или разделам [2, с. 122]. �Содержание Рис. 2. Менеджер шаблонов: стили После входа откроется страница со следующими элементами: • заголовок и кнопки для управления шаблонами; • поле выбора: стили или шаблоны; • поле навигации; • таблица с установленными шаблонами. В таблице с установленными шаблонами показаны имеющиеся на данный момент шаблоны, область системы, их состояние, назначение и ID. Звездочка означает, что шаблон активный и используется по умолчанию. Зеленая галочка – использование на некоторых страницах сайта. Поле навигации используется для удобства поиска нужного шаблона в том случае, если количество шаблонов достаточно велико. Кнопки управления шаблонами предназначены: • использовать по умолчанию – для использования и обозначения активного шаблона; • изменить – для перехода к редактированию выбранного шаблона; • дублировать – для создания копии шаблона; • удалить – для удаления выбранного шаблона; • настройки – для настроек прав доступа к шаблону. При переходе на вкладку «Шаблоны» откроется страница. �Содержание Рис. 3. Менеджер шаблонов: Шаблоны На этой странице отображены названия шаблонов, область применения, версия, дата и автор создания версии шаблона. Здесь можно просмотреть, как будет выглядеть страница сайта с выбранным шаблоном. То есть осуществить предварительный просмотр шаблона и расположение позиций для модулей (Настройки → Просмотр позиций → Вкл.). Нажмите «Сохранить и закрыть». Обновите страницу. Нажмите на «Предварительный просмотр» для шаблона beez5. Кликнув по ссылке «Параметры Beez5», откроется окно с описанием шаблона, таблицей стилей и основными файлами шаблона. Так как шаблоны имеют открытый код, то имеется возможность редактировать шаблон самостоятельно. При этом, конечно, обладая навыками и знаниями верстки CSS и HTML. Приступать к изменению стилей шаблона нужно при полном заполнении шаблона модулями, контентом и изображениями [65]. Составляющие Joomla Основными составляющими Joomla являются: статьи, категории, пользователи, навигация, модули, плагины, компоненты, настройки и др. Рассмотрим подробнее каждое из составляющих Joomla. Статьи На странице, выводимой Joomla, может быть одна статья, а может быть несколько, выводимых перечнем. Хранящиеся в базе данных статьи могут быть доступны или недоступны посетителям: опубликованы или сняты с публикации (кнопки �Содержание «Опубликовать» и «Снять с публикации» в административном разделе). Статьи можно выводить на главную страницу, отправлять в архив, удалять и восстанавливать. Их также можно копировать и перемещать. Категории Для более логичного отображения статей можно создавать так называемые категории и «привязывать» к ним статьи. Статья может быть привязана только к одной категории. Глубина вложенности категорий неограниченна. Статьи из одной или нескольких категорий могут относиться к тому или иному пункту меню и выводиться в формате, выбранном администратором. Кликнув по ссылке, посетитель получит доступ ко всем статьям, относящимся к данному пункту меню, «привязанным» к разным категориям. Пользователи Пользователи нужны для того, чтобы создавать контент. На сайте под управлением Joomla есть по меньшей мере один пользователь – тот, который был создан в процессе установки системы. У этого пользователя права главного администратора: он может вносить изменения в конфигурацию системы. Прочие пользователи в зависимости от имеющихся у них прав могут создавать материалы либо на стороне посетителя, либо при помощи соответствующего интерфейса в административном разделе. Для создания учетной записи пользователя требуются: логин, пароль и адрес электронной почты. Каждый пользователь принадлежит к той или иной группе и имеет тот или иной уровень полномочий, что дает ему возможность ограничивать доступ к публикуемым им материалам по критерию принадлежности к пользовательской группе [2, с. 45]. Типы пользователей и уровни доступа Пользователи Joomla могут быть разделены на две основные категории: • гости; • зарегистрированные пользователи. Гости – это посетители сайта Joomla. В зависимости от того, как Супер Администратор настроил сайт, часть контента может быть доступна для просмотра только зарегистрированными пользователями, в то время как гости могут просматривать лишь ограниченный объем информации. Зарегистрированные пользователи после регистрации на сайте получают имя пользователя и пароль. Имя пользователя и пароль позволяют зарегистрированным пользователям входить (login) на сайт, получая тем самым особые привилегии перед гостями. Зарегистрированные пользователи тоже могут быть разделены на две категории: • внешние пользователи (Front-end Users); • внутренние пользователи (Back-end Users). �Содержание Внутренние пользователи Внешние пользователи получают некоторые привилегии над гостями, которые могут включать в себя возможность создания и публикации контента на сайте. Например, провайдеры контента, их основная цель – это размещать новый контент на сайте, но не администрировать его или менять дизайн. Провайдеры контента могут размещать информацию на сайте с помощью встроенного редактора WYSIWG, что не требует знаний HTML. Внешних пользователей, в свою очередь, можно разделить на 4 уровня: Зарегистрированные (Registered), Авторы (Authors), Редакторы (Editors), Публикаторы (Publishers). Таблица 2 Зарегистрированные внешние пользователи Пользователь Доступ и возможности Зарегистрированный У зарегистрированного пользователя нет прав на создание, редактирование или публикацию контента на сайте Joomla. Они могут добавлять новые вебссылки в публикации и имеют доступ к контенту, закрытому для гостей Автор Авторы могут создавать контент, указывать некоторые особенности отображения этого контента и дату публикации контента на сайте Редактор Редакторы имеют те же права, что и Авторы, при этом они могут редактировать как свой контент, так и контент добавленный Публикатор Публикаторы имеют все возможности Авторов и Редакторов, при этом именно они могут опубликовать контент на сайте Внутренние пользователи Внутренние пользователи – это Менеджеры, Администраторы и Супер Администраторы. Эти виды пользователей имеют доступ как к внешнему, так и к внутреннему интерфейсам сайта. Данные пользователи также имеют разные привилегии, в зависимости от уровня. Таблица 3 Внутренние зарегистрированные пользователи Пользователь Менеджер Доступ и возможности Менеджер имеет все права публикатора, а также доступ к панели администратора. Менеджеры имею доступ ко всем элементам панели управления, связанным с контентом сайта, но они не могут изменять шаблоны и конфигурации страниц или добавлять и удалять расширения Joomla. Менеджеры также не могут добавлять пользователей или редактировать их учетные записи Администратор Администраторы имею более широкий спектр возможностей, чем Менеджеры. Администраторы могут добавлять или удалять расширения, изменять шаблоны и конфигурации страниц, и даже создавать или редактировать учетные записи пользователей не выше своего уровня. Они не могут редактировать учетные записи Супер Администраторов и менять некоторые глобальные настройки сайта �Содержание Супер Супер Администратор имеет те же права, что и root в системе Linux. Он может Администратор выполнять любые административные функции в Joomla. Только Супер Администраторы имеют возможность создавать новых пользователей с правами Супер Администраторов или присваивать такие права другим пользователям Единственный пользователь, который существует в Joomla после установки – это Супер Администратор. Это тот самый «admin», созданный нами при инсталляции Навигация Для «передвижения» по сайту нужна система навигации: набор ссылок, ведущих на публикуемые страницы. В Joomla эту функцию исполняет меню. Можно создать неограниченное количество меню и создать неограниченное количество их сочетаний. Каждое меню можно вывести на стороне посетителя при помощи так называемого модуля в той или иной определяемой шаблоном части страницы. Модули (Modules) Модуль – это блок содержимого, который можно расположить рядом с выводимой на странице статьей. Например, меню на стороне посетителя – это модуль. Интерфейс входа в систему и регистрации в левой части – это тоже модуль. Вы можете создавать столько модулей с разными функциями, сколько нужно и размещать их в областях страниц, определяемых применяемым шаблоном. Модуль – это одно из средств расширения функциональных возможностей Joomla. В большинстве случаев модуль выполняет функции отображения информации и является дополнением к установленным компонентам. Как правило, модули располагаются в левой и правой колонке при трехколоночной верстке. Примером модулей является навигационное меню, календарь, список популярных статей и т. д. При публикации модуля можно указать, в какой позиции шаблона сайта и на каких страницах он будет отображаться. Кроме того, большинство установленных в системе модулей можно скопировать – опубликовать несколько раз с разными параметрами (например, модуль вывода популярных статей можно опубликовать для разных разделов) [18]. Модули расширяют возможности Joomla. Модуль – это небольшой элемент контента, который можно разместить в любом месте сайта, если это позволяет шаблон. Модули очень легко устанавливаются в системе из панели администратора. Модули Joomla могут включать: Главное меню (Main Menu), Верхнее меню (Top Menu), Систему выбора шаблонов (Template Chooser), Опросы (Polls), Экстренные сообщения (Newsflash), Счетчик хитов (Hit Counter). Плагины Плагины выполняют практические функции, но обычно невидны посетителям. WYSIWYG-редактор, например, – плагин. Плагины – это расширения, которые можно устанавливать неограниченное количество раз. В исходную комплектацию Joomla входит множество полезных плагинов. �Содержание Компоненты Компоненты – это расширения, позволяющие создать на вашем сайте, например, форум, галерею и т. д. В исходную комплектацию Joomla входит несколько расширений этого типа. Например, форма обратной связи. Компонентов, которые могут расширить набор функций сайта, существует множество. Настройки Кнопки с такой подписью в административном разделе вызывают интерфейсы настройки, позволяющие менять параметры системы и ее отдельных элементов, например: учетных записей, категорий, модулей, компонентов и др. [2, с. 45]. Протокол SMTP SMTP (от англ. Simple Mail Transfer Protocol – простой протокол передачи почты) – это широко используемый сетевой протокол, предназначенный для передачи электронной почты в сетях TCP/IP [36]. Основная задача протокола SMTP заключается в том, чтобы обеспечивать передачу электронных сообщений (почту). Для работы через протокол SMTP клиент создает TCP соединение с сервером через порт 25. Затем клиент и SMTP сервер обмениваются информацией пока соединение не будет закрыто или прервано. Основной процедурой в SMTP является передача почты (Mail Procedure). Далее идут процедуры форвардинга почты (Mail Forwarding), проверка имен почтового ящика и вывод списков почтовых групп. Самой первой процедурой является открытие канала передачи, а последней – его закрытие [67]. Выполнение работы Первоначальные настройки сайта Задание 1. Установить первоначальные настройки сайта. Зайдите на страницу общих настроек: Система→Общие настройки. Рис. 4. Административный раздел �Содержание Здесь есть меню из пяти пунктов: сайт, система, сервер, права, фильтры текста. Войдите на вкладку Сайт. Несколько важных аспектов: • если подвести указатель мыши к названию настройки, появится краткая подсказка; • некоторые настройки помечены звездочкой – это обязательные настройки. Раздел общих настроек «Сайт» I. «Настройки сайта» • В первом поле «Название сайта» напишите название сайта. • Переключатель «Сайт выключен (offline)» установите в положении «Нет». • В настройке «Показывать offline-сообщение» установите переключатель в положение «Пользовательское сообщение», а ниже введите текст сообщения. • Опция «Изображение при выключенном сайте»: эта настройка позволяет выбрать подходящее изображение, которое будет отображаться в сообщении о выключенном сайте. Естественно, что изображение предварительно должно быть загружено через «Медиа-менеджер». • Опция « Визуальный редактор по умолчанию», т. е. редактор, который будет установлен по умолчанию для каждого нового пользователя. В выпадающем списке выберите «TinyMCE». • Опция « CAPTCHA» позволяет отделять действия людей от действий роботов, предотвращает автоматические регистрации на сайте, автоматическую отправку сообщений и т. д. Выберите «CAPTCHA-reCAPTCHA». • Настройку «Уровень доступа по умолчанию» оставьте в значении «Public». Эта опция устанавливает доступ на чтение для новых материалов, доступ к новым пунктам меню и новым объектам сайта. • Настройка «Длина списка по умолчанию» определяет количество элементов, которое будет отображаться, на тех страницах панели управления, где установлен вывод в виде списка. Установите 30. • В настройке «Ограничение ленты новостей» устанавливается ограничение для новостной ленты сайта на Joomla, т. е. какое количество новостей отображать в ленте, например 10. • В настройке «E-mail ленты новостей» выберите адрес электронной почты ленты новостей. Точнее это адрес электронной почты автора новости. Если выбрать «Email автора», то будет отображаться e-mail конкретного автора материала. Естественно, что автор должен быть зарегистрирован на сайте. Если выбрать «Email сайта», то будет отображаться e-mail сайта. �Содержание Рис. 5. Настройки сайта II. «Настройка метаданных» Эти настройки влияют на продвижение сайта, на его позиционирование в поисковых системах. Настройки этой группы являются общими для всего сайта, т. е. там, где не будут явно заданы значения этой группы опций, будут использоваться значения общих настроек. Следует помнить, что в пределах сайта все описания и заголовки должны быть уникальными. В небольших сайтах имеет смысл использовать стандартные функции работы с метаданными, а в более развитых сайтах лучше использовать специальные компоненты для работы с метаданными. �Содержание • Первая настройка «Мета-тег Description для сайта» задает описание для страниц сайта. В общих настройках Joomla лучше оставить это поле пустым, но в дальнейшем для каждого материала делать соответствующее метаописание. • Опция «Мета-тег Keywords» определяет ключевые слова. Так же, как и метаописание, желательно оставить поле пустым. • Значение настройки «Мета-тег Robots» выберите «Index, Follow»; этим вы разрешите роботам поисковых систем индексировать документ и переходить по ссылкам. • Настройка «Авторские права» работает в связке с переключателем «Показывать мета-тег Author». Если требуется передавать информацию об авторе материала, то следует установить переключатель «Показывать мета-тег Author» в положение «Да» и в поле ввода «Авторские права» добавить информацию об авторе. • «Показывать версию Joomla» установите на свое усмотрение. Рис. 6. Настройка метаданных �Содержание III. «Настройки SEO» • Опция «Включить SEF (ЧПУ)»: задача этой системы в том, чтобы сделать адреса страниц сайта, работающего на Joomla более эргономичными для восприятия. Установите переключатель в значение «Нет». • Опция «Перенаправление URL» включает или выключает перенаправление адресов, соответствующих определенным условиям, и перенаправляет их так, как необходимо. Включение этой настройки влияет на работу стандартного компонента Joomla «Перенаправление». Установите переключатель в значение «Да». • Переключатель «Добавлять суффикс к URL» установите в значение «Да». Теперь в зависимости от типа документа в адрес страницы будет добавляться нужное окончание. Например, для простых страниц будет добавлен суффикс .html. • «Алиасы в Unicode» – выбор режима создания Алиасов объектов сайта: транслитерация заголовка в латинские символы или хранение в кодировке Unicode. Оставьте в положении «Нет». • Включать название сайта в заголовок страницы (до или после названия текущей страницы) выберите на свое усмотрение. Рис. 7. Настройки SEO �Содержание IV. «Настройки cookie» Настройки cookie на этой странице оставьте без изменения, эти настройки нужны при использовании поддоменов. Сохраните изменения и перейдите на вкладку «Система» [62]. Раздел общих настроек «Система» A. «Настройка системы» • Поле ввода «Путь к каталогу логов» содержит путь к журналам Joomla. Обратите внимание на запись пути! Так, если вы организовывали локальный хостинг для Joomla на Windows, то и путь будет записан в соответствии с правилами этой операционной системы. • В поле выбора «Сервер справки» выберите название сервера справки, откуда будут считываться страницы справочного пособия. Рис. 8. Настройка системы II. «Параметры отладки» • Опция «Отладка системы» установите в положение «Нет». • Опция «Отладка языка» установите в положение «Нет». Отладку имеет смысл включать на локальном хостинге, при некорректной работе системы. Тогда в нижней части страницы будет выводиться отладочная информация, диагностические сообщения и т. п. Причем такая информация будет выводиться не только в административной части, но и на всех страницах сайта. Рис. 9. Параметры отладки �Содержание B. «Настройки кэша» При разработке сайта кэширование будет только мешать, поэтому: 1. Опцию «Кэш» выставите в значение «Кэширование отключено», если сайт размещен на локальном сервере, а если сайт перенесен на глобальный хостинг, тогда для ускорения работы ресурса кэширование нужно включить. 2. «Обработчик кэширования» оставьте без изменения – значение «Файл». 3. «Время кэширования» также оставьте без изменения – значение 15. Рис. 10. Настройки кэша C. «Настройки сессии» • Опция «Время жизни сессии» по-другому можно назвать временем бездействия, т. е. через определенное в этой настройке время, если не будут производиться никакие действия с помощью клавиатуры или мыши, сессия пользователя будет закрыта. Это относится и к сессии на сайте, и к сессии в административной панели. На время разработки сайта можно выставить значение этой опции, например 90 минут. • Настройку «Обработчик сессий» оставьте в значении по умолчанию – «База данных». Сохраните изменения и перейдите на вкладку «Сервер» [62]. Рис. 11. Настройки сессии �Содержание Раздел общих настроек «Сервер» Вкладка «Сервер» общих настроек Joomla содержит важную техническую информацию, которая требуется для правильной работы сайта. Настройки этой группы стыкуются с настройками веб-сервера. I. «Настройки сервера» • Опция «Путь к каталогу временных файлов» зависит от стиля системы, в Windows кроме конечной папки отделяется слешем. • Опцию «Gzip-сжатие страниц» оставьте выключенной. Если сайт перенесен на глобальный хостинг, эту настройку можно включить. • В выпадающем списке «Сообщения об ошибках» можно выбрать уровень детализации отладочных сообщений. Эта настройка будет работать, если включена опция «Отладка системы» на вкладке «Система». Оставьте эту настройку в значении по умолчанию. Опция «Включить SSL»: для административной панели или для всего сайта на Joomla, можно включить доступ по защищенному протоколу SSL (Secure Sockets Layer – уровень защищенных сокетов – криптографический протокол, который обеспечивает установление безопасного соединения между клиентом и сервером. SSL изначально разработан компанией Netscape Communications. Впоследствии на основании протокола SSL 3.0 был разработан и принят стандарт RFC, получивший имя TLS. Протокол обеспечивает конфиденциальность обмена данными между клиентом и сервером, использующими TCP/IP, причем для шифрования используется асимметричный алгоритм с открытым ключом [37]), но прежде нужно включить SSL на веб-сервере. В данном случае оставьте значение «Нет». Рис. 12. Настройки сервера �Содержание II. «Настройка расположение» Опция «Часовой пояс сервера»: из выпадающего списка выберите часовой пояс, в котором находится наш веб-сервер, т. е. часовой пояс вашего расположения или оставьте значение «Всемирное время, Coordinated UTC». Рис. 13. Настройка расположения III. «Настройка FTP» Для локального хостинга работа с сайтом по FTP необязательна. 1. Значение опции «Включить FTP» оставьте в положении «Нет». 2. Значение опции «FTP-хост» соответствует 127.0.0.1. 3. Значение опции «FTP-порт» соответствует 21. 4. Значения трех последних опций оставьте незаполненными. Рис. 14. Настройка FTP IV. «Настройки базы данных» Потребность в правке этих настроек практически отсутствует. Эти настройки больше нужны в качестве справочной информации. Обратите внимание на значение опции «Префикс таблиц базы данных», он может пригодиться при восстановлении сайта. Рис. 15. Настройки базы данных �Содержание V. «Настройка почты» На локальном хостинге можно настроить почту двумя способами: с помощью PHP или с помощью SMTP. Для настройки электронной почты сайта с помощью PHP: • выберите значение «PHP Mail» в настройке «Способ отправки»; • в поле «E-mail сайта» введите реальный адрес электронной почты; • заполните поле опции «Отправитель письма»; • опция «Авторизация на SMTP-сервере»: установите переключатель в положение «Нет»; • значение порта SMTP-сервера соответствует 25; • введите имя пользователя и пароль для SMTP; • в поле «SMTP-сервер» укажите localhost. Рис. 16. Настройка почты Настройка электронной почты сайта с помощью SMTP • в настройке «Способ отправки» выберите значение «SMTP»; • в поле «E-mail сайта» введите реальный адрес электронной почты; • заполните поле опции «Отправитель письма»; • авторизация на SMTP-сервере требуется в подавляющем большинстве случаев, поэтому установите переключатель в положение «Да»; если авторизация не требуется, поставьте «Нет»; • в выпадающем списке «Защита SMTP» выберите тот тип защиты, который поддерживает поставщик услуг электронной почты. Для начала можно настроить отправку сообщений без защиты, выбрав «Нет», а впоследствии включить защиту. �Содержание • значение поля «Порт SMTP-сервера» для большинства незащищенных серверов будет 25, а для серверов, работающих через SSL, будет 465. • в поля «Имя пользователя SMTP» и «Пароль для SMTP» введите соответственно логин и пароль учетной записи электронной почты, указанной выше в поле «E-mail сайта». • в поле «SMTP-сервер» введите имя smtp сервера поставщика услуг [62]. Рис. 17. Настройка почты при значении «SMTP» Перейдите на вкладку «Права». 4. Раздел общих настроек «Права» На вкладке «Права» можно задать права группам пользователей для выполнения определенных общих стандартных действий. Например, вход в панель управления или управление компонентами и т. д. Набор этих действий ограничен и отображается при редактировании прав группы. Работа с правами пользователей актуальна тогда, когда над сайтом работают несколько человек: добавляют материал, работают с определенными расширениями и �Содержание т. д. Сейчас, когда на сайте установлены демонстрационные материалы, можно познакомиться с примерами настройки. Структура групп является древовидной, т. е. есть корневая группа «Все», которая содержит несколько групп, которые, в свою очередь, могут содержать в себе еще группы, а те, в свою очередь, еще. По умолчанию подгруппы наследуют права своей группы. Вот эти права и можно изменить. В группе «Все» все настройки имеют значение «Не определено». Если значение не определено, то это равнозначно, что установлено значение «Запрещено». Измените два параметра «Вход на сайт» и «Вход в панель управления». Значение «Не определено» может быть установлено только для группы «Все», и только на вкладке «Права» общих настроек Joomla. На вкладке «Права» очень много подсказок, всплывающих при наведении указателя мыши на опцию. Самостоятельно ознакомьтесь с демонстрационными настройками прав и перейдите к вкладке «Фильтры текста» [62]. Рис. 18. Настройка прав доступа Раздел общих настроек «Фильтры текста» Настройки на вкладке «Фильтры текста» предназначены для ограничения использования HTML-тегов и атрибутов в тексте материалов. «Фильтры текста» актуальны для сайтов, на которых зарегистрированные пользователи могут добавлять текстовый материал или для сайтов, администрируемых более чем одним человеком. С помощью настроек вкладки «Фильтры текста» для определенных на сайте групп пользователей можно, например, разрешить или запретить работу с HTML тегами, разрешить работу только с определенными тегами (белый список), запретить работу с �Содержание некоторыми тегами (черные списки). Если для группы пользователей установлен запрет на все или избранные HTML-теги, то эти теги будут удалены при сохранении текста пользователем. Рассмотрим подробнее тип фильтра «Черный список». Есть два значения черных списков: «Черный список (по умолчанию)» и «Черный список (пользовательский)». «Черный список (по умолчанию)» уже заполнен несколькими запрещающими значениями тегов и атрибутов, которые нельзя удалить из набора. Такой черный список можно лишь расширить, вводя дополнительные запрещенные теги в поле «Фильтр тегов» или дополнительные запрещенные атрибуты в поле «Фильтр атрибутов». Для своего набора запрещенных тегов и атрибутов следует использовать «Черный список (пользовательский)», запрещенные значения которого вводятся в те же поля: «Фильтр тегов» и «Фильтр атрибутов». Задание 2. Установить шаблон сайта. Для этого выполните следующие действия: 1. Откройте в административном разделе Расширения → Менеджер расширений: Рис. 19. Пункт меню расширения 2. Выберите один из архивов шаблонов → Загрузить и установить: Рис. 20. Панель управления �Содержание В результате вы увидите сообщение об успешной установке. 3. Откройте меню в административном разделе Менеджер шаблонов Рис. 21. Менеджер расширений: установка Система имеет несколько демонстрационных тем, одна из которых активирована. 4. Отметьте галочкой установленную тему и нажмите на звездочку справа: Рис. 22. Шаблоны Внешний вид сайта видоизменился. Аналогично можно устанавливать и другие темы [97]. Пример: Поменяем установленный для сайта шаблон на шаблон Shape5_intrigue: 1. В меню выберем Расширения→ Менеджер шаблонов. �Содержание 2. Перейдем на вкладку «Шаблоны» и выберем «Предварительный просмотр» шаблона Pretium, отобразятся позиции модулей шаблона. 3. Перейдем на вкладку «Стили». 4. Отметим галочкой выбранный стиль и нажмем на звездочку для назначения использования данного стиля по умолчанию. 5. Обновим в браузере вкладку сайта и увидим, что сайт видоизменился. Рис. 23. Стили шаблонов Рис. 24. Шаблон сайта �Содержание Контрольные вопросы 1. Что такое шаблон в Joomla и для чего он предназначен? 2. Посредством чего в Joomla осуществляется управление шаблонами? 3. Какой значок в таблице с установленными шаблонами означает, что шаблон активный и используется по умолчанию? 4. Назовите основные составляющие сайта Joomla. 5. На какие две основные категории делятся пользователи Joomla? 6. За счет чего в Joomla реализуется функция формирования внешнего вида сайта? 7. Для чего предназначены стили шаблона? �Содержание Лабораторная работа № 2. Добавление категорий и удаление демонстрационного контента Цель работы: научиться осуществлять удаление ненужного демонстрационного контента и разработать структуру категорий и научиться их добавлять. Средства для выполнения работы: • аппаратные: компьютер с установленной ОС Windows; • программные: браузер, сервер. По окончании выполнения лабораторной работы вам нужно будет предоставить отчет о выполненной работе. Отчет включает в себя два файла, один из которых – это cкриншот хотя бы одной из созданных категорий, а другой – ответы на контрольные вопросы, представленные в конце лабораторной работы. Теоретические сведения Контент Контент – это наполнение или содержание какого-либо информационного ресурса – текст, графика, музыка, видео, звуки и т. д. (например: контент интернет-сайта); мобильный контент – мультимедийное наполнение, адаптированное для использования в мобильных устройствах (телефоны, смартфоны, коммуникаторы и т. д.) – текст, графика, музыка, рингтоны, видео, игры, дополнительное программное обеспечение. Для контента важными параметрами являются объем, актуальность, доступность, дизайн, привлекательность [106]. Типы контента Joomla в исходной комплектации работает со статьями, категориями, каталогами ссылок, баннерами, контактной информацией и новостными лентами. Модули можно использовать для создания контента. Для того чтобы сделать сайт содержательнее, публикуя фотографии и другие виды мультимедиа, в Joomla есть медиа-менеджер. Также можно расширить набор функций исходной комплектации, используя так называемые CCK, программные комплекты для управления контентом, среди которых – K2, FlexiContent, CCK jSeblod и многие другие. Справочные статьи о владельце сайта обычно создаются единожды, а потом время от времени корректируются и дополняются. Чаще всего в меню есть ссылка на них. Справочные данные как правило статичные. Пресс-релизы и записи в блогах, напротив, относятся к динамическому контенту. В отличие от динамических материалов, информация о дате создания и авторе статичного материала не имеет особого значения. Для статичных материалов в меню создаются ссылки. Ссылки на динамические материалы обычно публикуются в обновляющихся списках [2, с. 62]. �Содержание Менеджер категорий Категории в CMS Joomla предназначены для создания иерархий материала и для удобства поиска материалов. Joomla имеет неограниченную вложенность категорий, которая выглядит примерно так: Категория 1 (содержит Материал 1) --Подкатегория 1 (содержит Материал 2) ---Подкатегория 3 (содержит Материал 3) --Подкатегория 2 Категория 2 Каждая из категорий и подкатегорий может иметь неограниченное количество материалов. Чтобы попасть в «Менеджер категорий», в горизонтальном меню панели управления выберите пункт «Материалы» и подпункт «Менеджер категорий» (также вы можете воспользоваться кнопками быстрого доступа). Перед вами откроется страница Менеджера категорий, главная часть которой – список категорий и подкатегорий. Здесь вы сможете создавать, редактировать и удалять категории, менять вложенность и сортировку, а также выполнять другие действия. В верхней части расположен ряд кнопок: • Создать – создать новую категорию; • Изменить – изменить отмеченную категорию; • Опубликовать – опубликовать отмеченные категории; • Снять с публикации – снять отмеченные категории с публикации; • В архив – поместить отмеченные категории в архив; • Разблокировать – разблокировать отмеченные категории; • В корзину – переместить отмеченные категории в корзину; • Перестроить – применить выбранный порядок категорий; • Настройки – настройки менеджера категорий; • Справка – документация на английском языке. Рис. 1. Кнопки для управления категориями Под кнопками, в левой части, находятся вкладки для быстрого перехода в менеджер материалов и избранными материалами. �Содержание Внизу страницы вы можете выполнить пакетные действия с категориями [84]. Рис. 2. Пакетная обработка выделенных категорий Для отображения статей можно выбирать разные форматы вывода. В перечне на странице менеджера меню можно увидеть, какие форматы для каких пунктов меню выбраны. Выбрать формат вывода можно на странице редактирования пункта меню. Рис. 3. Форматы вывода категорий Возможны следующие форматы вывода: • «Список всех категорий». Этот формат предполагает вывод всех подкатегорий выбранной категории; • «Блог категорий» (часто используется на главных страницах). Данный формат предполагает вывод всех статей, относящихся к выбранной категории; • «Список материалов категории». Данный формат предполагает вывод всех статей, относящихся к выбранной категории, в виде таблицы. Отображение анонсов подкатегорий и статей можно гибко настраивать для каждого формата отображения [2, с. 103]. �Содержание Создание категорий Для того чтобы создать новую категорию, выберите в меню Материалы → Менеджер категорий → Создать категорию. Перед вами появится окно создания категории. Рис. 4. Создание категории материалов На данной странице присутствуют следующие опции и поля для заполнения: • Заголовок – название создаваемой категории; • Алиас – псевдоним в адресной строке браузера (если оставить пустым – сгенерируется автоматически); • Родитель – если это будет поддиректория, то в этом поле следует указать родительскую категорию; • Состояние – опубликована или нет категория; • Доступ – определяет права доступа к категории; • Права – присваивает специальные права (ACL); • Язык – определяет язык категории; • ID – показывает идентификационный номер категории; • Описание – информация о категории (эта информация также может отображаться на вашем сайте). Описание вводится с использованием WYSIWYG редактора. �Содержание Работа с WYSIWYG редактором Рис. 5. WYSIWYG редактор Внимание! Не вставляйте в редактор тексты из буфера обмена, так как это приведет к большому количеству излишних тегов и сделает текст «нестабильным» – он будет разъезжаться. Для переноса текста необходимо перейти в режим редактирования html. Нажмите . кнопку В появившееся окно скопируйте текст из буфера обмена. Рис. 6. Редактор html кода �Содержание Закройте окно, нажав . После чего отредактируйте текст, так, как вам нужно, используя инструменты редактора. После того, как необходимые поля (достаточно заполнить только поле «Заголовок») заполнены, нажмите кнопку «Сохранить и закрыть». Для более удобной навигации по категориям вы можете применить специальные фильтры. Вы можете отфильтровать категории по их состоянию, вложенности и другим параметрам, а также выполнить поиск по их названиям [84]. Пример создания категории: создадим категорию «Эталонная модель OSI» Рис. 7. Создание новой категории Далее кликнем по кнопке «Сохранить и закрыть», после чего увидим созданную категорию и информацию об успешном создании категории. Рис. 8. Созданная категория �Содержание Пример создания категорий и подкатегорий: Создадим несколько категорий по теме «Эталонные модели». Итак, создадим две категории «Эталонная модель OSI» и «Эталонная модель TCP/IP». В категории «Эталонная модель OSI» создадим еще семь подкатегорий: 1. Физический уровень. 2. Уровень передачи данных. 3. Сетевой уровень. 4. Транспортный уровень. 5. Сеансовый уровень. 6. Уровень представления. 7. Прикладной уровень. Аналогично в категории «Эталонная модель TCP/IP» создадим еще четыре подкатегории: 1. Межсетевой уровень. 2. Транспортный уровень. 3. Прикладной уровень. 4. Хост-сетевой уровень. Для того чтобы создать новую категорию, выберем в меню Материалы→Менеджер категорий→Создать категорию. Появится окно создания категории. Создадим сначала категорию «Эталонная модель OSI»: Рис. 9. Создание категории «Эталонная модель OSI» �Содержание Для удобства можно нажать не «Сохранить», а кнопку «Сохранить и создать», эта функция сохраняет и сразу же создает новый документ, в данном случае это категория. Далее создадим категорию «Эталонная модель TCP/IP». Рис. 10. Создание категории «Эталонная модель TCP/IP» Рис. 11. Созданные категории �Содержание После создания двух главных категорий нужно создать подкатегории. Повторяем предыдущие действия, только в поле «Родитель» указываем родительскую категорию, в первом случае это «Эталонная модель OSI», а во втором – «Эталонная модель TCP/ IP». В итоге получили две ветки категорий: Рис. 12. Созданные категории и подкатегории Выполнение работы: Задание 1. Удалить лишний демонстрационный контент с сайта. Для этого выполните следующие действия: 1. Войдите в панель управления. Для этого введите соответствующие логин и пароль. 2. В меню панели управления выберите Материалы → Избранные материалы. 3. Отмечаем заголовки статей, что на главной странице, и отправляем все в корзину: Рис. 13. Менеджер материалов: Избранные материалы �Содержание 4. В меню панели управления выберите Меню → Менеджер меню. 5. Выберите все заголовки «Меню» и отправьте их в корзину. Рис. 14. Панель управления 6. Убедитесь, что оставляете опубликованным только пункт меню «Главная». Этот демо-пункт нужно будет удалить после того, как вы создадите свою главную страницу. В нижней части страницы (страницы редактирования меню в разделе администрирования) есть выпадающий список, при помощи которого можно определить количество пунктов перечня, выводимых на одной странице. 1. Откройте в административной панели Компоненты→ Контакты→Категории и отправьте все представленные пункты в корзину. 2. Откройте в административной панели Компоненты → Баннеры и отправьте все представленные пункты в корзину. 3. Для того чтобы наверняка удалить со стороны посетителей всю снятую с публикации информацию, нужно очистить кэш: текстовое меню административного раздела → пункт «Сайт» → подпункт «Обслуживание» → подпункт «Очистить весь кэш» [2, с. 39]. В результате получаем практически чистый сайт, который только предстоит наполнить информацией [97]. Задание 2. Продумайте и создайте структуру ваших категорий. Задание 3. Укажите по своему усмотрению права доступа к категории. �Содержание Рис. 15. Права доступа к категории Контрольные вопросы 1. Что такое контент? 2. Назовите основные типы контента и приведите примеры. 3. Для чего в CMS Joomla предназначены категории? 4. Какие форматы вывода категорий существуют? 5. Что представляет собой алиас как опция при создании категории материала? 6. Приведите примеры параметров, по которым можно отфильтровать категории. �Содержание Лабораторная работа № 3. Добавление материалов и создание меню Цель работы: разработать структуру категорий, научиться их добавлять и создавать меню. Средства для выполнения работы: • аппаратные: компьютер с установленной ОС Windows; • программные: браузер, сервер. По окончании выполнения лабораторной работы вам нужно будет предоставить отчет о выполненной работе. Отчет включает в себя два файла: 1. скриншот одного из созданных материалов; 2. ответы на контрольные вопросы, представленные в конце лабораторной работы. Теоретические сведения Менеджер материалов Информация в Joomla представляет собой материалы принадлежащих категории, которые, в свою очередь, также могут принадлежать категории и т. д. Как правило, сначала формируется структура категорий, а затем происходит их наполнение материалами. Менеджер материалов предназначен для создания и дальнейшего управления материалами в Joomla. Каждый материал может быть присоединен к определенной категории, а также может иметь ряд уникальных настроек. Для того чтобы создать материалы в созданных категориях, нужно зайти в Менеджер материалов, в горизонтальном меню панели управления выбрать пункт «Материалы» и подпункт «Менеджер материалов» (также вы можете воспользоваться иконками быстрого доступа). Перед вами откроется страница Менеджера материалов, главная часть которой – список всех материалов сайта и отображение категории, к которой привязан материал. Здесь вы сможете создавать, редактировать и удалять материалы, менять сортировку, а также выполнять ряд других действий. В установленных «Демоданных» уже имеется ряд категорий. Рис. 1. Менеджер материалов �Содержание Менеджер материалов состоит из нескольких колонок: • Заголовок – отображается заголовок материала, кликнув по которому вы перейдете к редактированию материала; • Состояние – отображает состояние публикации материала (если материал не опубликован, то он будет храниться в системе, но не будет отображаться на сайте до тех пор, пока вы не поставите статус «опубликовано»): кликая по значкам, можно менять статус материалов; • Избранные – этим значком помечены материалы, которые отображаются на главной странице сайта (эта страница помечена как главная в менеджере меню); • Категория – выводится название категории, которая присвоена материалу; • Порядок – порядок сортировки материалов (кликнув по заголовку колонки можно вручную настроить порядок материалов); • Доступ – отображает уровень доступа материала пользователям; • Автор – отображает автора созданного материала; • Дата – выводит дату создания материала; • Количество просмотров пользователями сайта; • Язык – отображает принадлежность к языку сайта; • ID – уникальный номер материала. – показывает количество просмотров материала В верхней части расположен ряд кнопок: • Создать – создание новой категории; • Изменить – изменение отмеченной категории; • Опубликовать – опубликование отмеченной категории; • Снять с публикации – снять отмеченные категории с публикации; • Избранные – вывести на главную страницу отмеченные материалы; • В архив – поместить отмеченные категории в архив; • Разблокировать – разблокировка отмеченной категории; • В корзину – перемещение отмеченной категории в корзину; • Настройки – настройки менеджера категорий; • Справка – документация на английском языке. Под кнопками, в левой части, находятся вкладки для быстрого перехода в менеджер категорий и к избранным материалам. Нажав на кнопку Настройки, появится всплывающее окно с множеством вкладок: �Содержание Рис. 2. Настройки менеджера материалов • • • • • • • • • Материалы – задание параметров отображения страницы с материалом на сайте; Форма редактирования – настройки, определяющие вид формы редактирования материалов; Категория – параметры, которые определяют представление одной категории на сайте; Категории – эти настройки позволяют задать отображение нескольких категорий; Блог/Избранное – для установки внешнего вида блога и показа избранных материалов; Макет списка – настройки по умолчанию для отображения списка материалов/ категорий; Общие настройки – устанавливается порядок, сортировка и т. п. для списка и блога; Интеграция – определение способа интеграции с другими расширениями Joomla; Права – установка уровня доступа для различных групп пользователей. �Содержание Настройки в указанных вкладках устанавливают значения по умолчанию для материалов, категорий, блога и др. Однако все эти параметры, кроме интеграции, могут быть заданы отдельно в пункте меню или при создании материала/категории. Окно создания материала Для того чтобы создать новый материал, нужно в меню выбрать Материалы → Менеджер материалов → Создать материал, появится окно создания материала. Рис. 3. Окно создания материала На данной странице присутствуют следующие опции и поля для заполнения: • Заголовок (title) – название создаваемого материала; • Алиас – псевдоним в адресной строке браузера (если оставить пустым – сгенерируется автоматически); • Категория – указывается категория, к которой принадлежит материал; • Состояние – опубликован материал или нет; • Доступ – уровень доступа к создаваемой статье (уровни создаются/изменяются в Менеджере пользователей); �Содержание • • • • • Права – установка уникальных прав групп пользователей на работу с материалом; Избранные – можно добавить в подраздел избранных; Язык – установить язык для материала. ID – уникальный номер будет присвоен после сохранения. Текст материала – содержимое самого материала (текст, изображения и т. д.). Далее располагаются параметры, разбитые на подгруппы: • Параметры публикации – здесь выбирается автор статьи, дата создания, начало и завершение публикации. • Параметры отображения материала – установка параметров отображения, если они отличаются от настроек по умолчанию. Параметры отображения материала влияют на возможности по манипуляции с данным материалом. • Параметры редактирования – настройка формы создания/редактирования материалов. • Метаданные – здесь указываются описание, ключевые слова, параметры robots.txt и другое. Подведя курсор мыши к любой из опций, можно получить по ней дополнительную информацию. Рис. 4. Справочный материал относительно опций �Содержание После того, как необходимые поля (достаточно заполнить только поля «Заголовок», «Категория» и «Текст материала») заполнены, нужно нажать кнопку «Сохранить и закрыть». Для более удобной навигации по списку материалов можно применить специальные фильтры. В поле «фильтр» можно вписать название или часть названия материала для поиска. Также есть возможность отфильтровать материалы по ряду параметров, которые были описаны выше, например, вывести только опубликованные материалы из конкретной категории. В самом низу страницы вы можете настроить права доступа к материалу [84]. Меню Основным навигационным средством сайтов, построенных на основе Joomla, являются меню. Создавать их можно в любом нужном количестве. Каждое меню может содержать неограниченное количество пунктов и подпунктов и позволяет фильтровать выводимые пункты по критерию принадлежности к тому или иному уровню. Каждый пункт меню может относиться к компоненту или являться прямой ссылкой на страницу. К пункту меню, в свою очередь, могут быть привязаны определенные модули и шаблоны. При сохранении демонстрационных данных образцы пунктов меню присутствуют. Рассмотрим два примера реализации главной навигации. Варианты навигации: 1. Статичный каталог или «книжная» структура. Такой вариант навигации подойдет для публикации на сайте книги, руководства или каталога. Этот вариант подходит для сайта, состоящего из небольшого количества страниц. 2. Меню, ссылающееся на разделы. В данном варианте навигации предполагается, что нужно организовать статьи при помощи категорий, а уже категории «привязать» к пунктам меню. Этот вариант навигации подходит для сайта с тысячью страниц [2, с. 126]. Модуль меню Joomla Меню бывают: 1. Мнимые – они не выводятся на сайт, а создаются только для того, чтобы добавить в них пункты и тем самым создать новые страницы сайта. 2. Действительные – выводятся на сайт и используются для навигации. Меню выводится на сайт с помощью соответствующего одноименного модуля. �Содержание Рис. 5. Выбор типа модуля После выбора типа модуля нужно перейти к настройкам модуля меню: Рис. 6. Настройки модуля «Меню» �Содержание Заголовок – если заголовок меню. • Показывать заголовок – соответственно показывать заголовок, указанный выше, на страницах сайта или нет. • Позиция – позиция для модуля меню зависит от используемого шаблона Joomla. Чаще всего определить место под будущее меню не составит труда: под главное меню выделяется место в шапке сайта, а под дополнительные – левые или правые колонки. • Состояние – выбираем «Опубликовано», чтобы сразу после сохранения меню появилось на страницах сайта. • Доступ – если это не системное меню для администраторов Joomla, а обычное для всех пользователей сайта, то оставляем уровень доступа – «Для всех». • Порядок – определяет порядок следования модулей на одной позиции. • Начало/завершение публикации – если меню не носит временный характер, то данные опции трогать не стоит. • Последние опции не требуют вмешательства пользователя. Пример создания материала Создадим материал «Физический уровень» в категории «Эталонная модель OSI». Для этого перейдем в раздел создания материалов. • Рис. 7. Окно создания материала �Содержание Заполним необходимые поля. Для вставки текста материала из буфера обмена воспользуемся редактором html кода. В редакторе html кода изменим размер и цвет шрифта Рис. 8. Редактор html кода Рис. 9. Создание материала Сохраним и перейдем в раздел Менеджер материалов: Материалы. Как видно, материал является опубликованным (Состояние – зеленый маркер). �Содержание Рис. 10. Отображение созданного материала в Менеджере материалов Пример связывания категорий, подкатегорий с материалами: свяжем созданные ранее категории «Эталонная модель OSI», «Эталонная модель TCP/IP» и их подкатегории с материалами. Для того чтобы создать новый материал, выберем в меню Материалы→Менеджер материалов → Создать материал, появится окно создания материала. Создадим материал «Задачи интернет-уровня» и свяжем его с подкатегорией «Межсетевой уровень». Для этого нужно в пункте «Категория» выбрать нужную категорию или подкатегорию и связать ее с материалом: Рис. 11. Создание материала �Содержание Для подкатегории «Транспортный уровень» категории «Эталонная модель TCP/IP» создадим два материала «Протокол TCP» и «Протокол UDP»: Рис. 12. Создание материала Рис. 13. Создание материала �Содержание В результате материалы в менеджере материалов будут выглядеть так: Рис. 14. Менеджер материалов В правом столбце отображаются материалы Joomla, а в левом – категории Joomla, к которым принадлежат эти материалы. Выполнение работы Задание 1. Создайте материалы для вашего сайта. Для того чтобы создать материал, нужно из верхнего меню административного раздела выбрать: Материалы → Менеджер материалов → Создать материал. В появившемся окне и создается материал. Рис. 15. Окно создания материала �Содержание После заполнения необходимых полей нажмите вверху одну из трех кнопок «Сохранить», «Сохранить и закрыть» или «Сохранить и создать». Для редактирования материала достаточно нажать на его заголовке в Менеджере материалов или отметить галочкой и нажать вверху иконку «Изменить», после чего выполнить редактирование и сохранить. Задание 2. Логически связать созданные материалы с категориями и подкатегориями. Задание 3. Создать меню сайта. Отображение материалов осуществляется через меню, связанное с той или иной категорией. Для этого необходимо выполнить следующие действия: 1. Переходим в административном разделе Менеджер меню → Создать меню. Рис. 16. Пункт административного раздела Меню 2. Заполним необходимые параметры меню и сохраним. Рис. 17. Параметры меню 3. Создадим новый модуль «Меню». Для этого перейдем в «Менеджер модулей». Рис. 18. Выбор пункта Менеджер модулей в административном разделе �Содержание 4. В появившемся окне нажмем «Создать». 5. При выборе типа модуля укажем тип «Меню». Рис. 19. Выбор типа модуля И при этом попадем в настройки модуля «меню». Рис. 20. Настройки модуля «Меню» 6. В «Заголовок» указываем название создаваемого меню. «Пользовательское меню». Настройте параметр «Показывать заголовок». Например, 7. В опции «Позиция» нужно определиться с выбором позиции, т. е. необходимо �Содержание выбрать местоположение данного меню на сайте. Обратите внимание, что выбор позиции меню на сайте определяется в соответствии с установленным шаблоном. Внимание! Joomla основана на Шаблонах. В каждом из них выделяются позиции, в которые можно разместить ваши модули, например меню. Параметры настроек и привязку к пунктам меню задайте самостоятельно. Рис. 21. Модуль «Меню» Контрольные вопросы 1. Для чего в Joomla предназначен менеджер материалов? 2. Что такое ID материала? 3. Перечислите обязательные для заполнения поля при создании материала. 4. Назовите основное навигационное средство сайтов, построенных на основе Joomla. 5. Охарактеризуйте варианты навигации, которые существуют в Joomla. 6. Какие компоненты могут быть привязаны к пункту меню? 7. Охарактеризуйте возможности в Joomla относительно создания меню. �Содержание Лабораторная работа № 4. Создание пунктов меню и установка баннера Цель работы: разработать структуру меню, создать пункты меню и настроить порядок их отображения, связав каждый пункт меню с необходимыми категориями и материалами и разместить баннер. Средства для выполнения работы: • аппаратные: компьютер с установленной ОС Windows; • программные: браузер, сервер. По окончании выполнения лабораторной работы вам нужно будет предоставить отчет о выполненной работе. Отчет включает в себя два файла: 1) скриншот всех созданных пунктов меню; 2) скриншот установленного баннера. Теоретические сведения Менеджер меню Joomla позволяет создавать различные меню и привязывать пункты меню практически к любой части сайта, выводя, например, отдельный материал сайта или категорию с несколькими материалами, организовывая новостной блог, есть возможность вывода установленных компонентов, например фото галереи и т. д. Кроме того, CMS Joomla позволяет создавать неограниченное количество не только пунктов меню, но и сами меню, например, можно организовать горизонтальное и вертикальное меню. Чтобы посмотреть какие меню есть у вас на сайте, достаточно навести стрелку на пункт «Меню» в горизонтальном меню системы управления. Рис. 1. Панель управления �Содержание Для того чтобы посмотреть созданные в меню пункты, выберите желаемое меню. Перед вами появится список пунктов меню с их вложенностью, если такая существует. Рис. 2. Пункты меню Список подразделен на несколько колонок: • Заголовок – название пункта меню, которое также отображает в меню на сайте; • Состояние – опубликован или нет данный пункт меню; • Порядок – пронумерованный порядок пунктов меню, возможно задать вручную собственный порядок или переместить, используя стрелочки; • Доступ – уровень доступа к пункту меню, например, можно сделать доступным определенный пункт меню только зарегистрированным пользователям; • Тип пункта меню – показывает, какой тип меню привязан к пункту. Он отвечает за то, какого рода информация будет выводится в области контента страницы. Типов всего 29. Каждый тип имеет свои обязательные параметры, которые позволяют конкретизировать информацию, выводимую на страницы. Например, тип – материал, отвечает за вывод созданных материалов в область контента страницы, его обязательные параметры позволяют выбрать, какой именно из имеющихся материалов будет добавлен на эту страницу. �Содержание Рис. 3. Выбор типа пункта меню • Главная – возможно назначить любой пункт меню в качестве главной страницы; • Язык – показывает язык пункта меню; • ID – уникальный номер пункта меню. Настройка порядка отображения пунктов меню Список пунктов меню является строго упорядоченным – соблюдается иерархия и порядок следования. Иерархия пунктов меню представляет своего рода древо, в котором каждый пункт является братом (стоит на одной ступени иерархии), родительским (более высокий уровень) или дочерним (стоит на ступень ниже и является подпунктом родительского элемента) элементом для других пунктов меню. �Содержание Рис. 4. Иерархия пунктов меню В качестве примера на рисунке для пункта «Физический уровень»: «Уровень передачи данных», «Сетевой уровень», «Транспортный уровень», «Сеансовый уровень», «Уровень представления» и «Прикладной уровень» – братья, а «Эталонная модель OSI» – родительский элемент. Порядок следования определяет расположение пунктов в меню, стоящих на одной ступени иерархии и относящихся к одному родительскому элементу. Порядок можно поменять, используя стрелки, или вручную, введя номера в одноименном столбце списка доступных пунктов меню. Медиа-менеджер Медиа-менеджер – это миниатюрная система управления цифровыми активами в составе Joomla. Для того чтобы работать с контентом, потребуется хранилище для файлов. Под файлами подразумеваются изображения, документы в формате PDF и многое другое. Обычно цифровые активы состоят из файлов и дополнительных метаданных. Медиа-менеджер – простой в использовании инструмент для управления ими. Joomla на сервере под медиафайлы выделяет отдельную папку /images. Работать с ней можно как напрямую, например через ftp-клиент FileZilla, так и через административный раздел Joomla. В административном разделе нужно выбрать Материалы→Медиа-менеджер. �Содержание Рис. 5. Медиа-менеджер В разделе медиа-менеджера справа можно увидеть дерево каталогов, которое располагается в папке /images, слева содержимое выбранного каталога, а снизу кнопка «Создать каталог» и форма для загрузки новых файлов на сервер. Медиа-менеджер работает через браузер и отображает файлы в виде эскизов или в виде списка. Папки открываются кликом. Вы можете создать столько папок, сколько захотите. В режиме отображения в виде списка можно удалять папки и файлы. В тулбаре расположены три кнопки: • Справка – краткая инструкция по работе с медиа-менеджером на английском языке; • Удалить – удаляет выбранный каталог или файл. Заметьте, здесь нет никакой корзины, поэтому удаляется сразу и навсегда. • Настройки – выбор и задание определенных параметров. �Содержание Настройки медиа-менеджера Рис. 6. Окно настроек медиа-менеджера • Разрешенные расширения – список расширений файлов через запятую, доступных для загрузки на сервер; • Максимальный размер (в МB) – Joomla будет препятствовать загрузке файлов, размер которых превышает указанную в этом пункте величину. Дабы снять ограничения, укажите «0». Кроме этого, сам сервер может накладывать свои ограничения на максимально разрешенный размер загружаемых файлов; • Путь к каталогу с файлами и с изображениями – можно переопределить папку для хранения медиа-файлов. Лучше оставить значение данного пункта по умолчанию. Далее идут опции фильтрации и ограничений: • Ограничение загрузки – делает недоступной загрузку медиа-файлов для �Содержание пользователей с правами ниже «Менеджер»; • Проверять тип файла (MIME) – осуществлять фильтрацию загружаемых на сервер файлов по их типу и расширению. Разрешенные/запрещенные типы и расширения указываются в опциях ниже. • Также имеется фильтрация изображений, которая производится по расширению – опция «Разрешенные расширения изображений»; • Использовать Flash-загрузчик – позволяет загружать несколько файлов за один раз [90]. Выполнение работы Задание 1. Разработайте структуру меню, создайте пункты меню и настройте порядок их отображения, связав каждый пункт меню с необходимыми категориями и материалами. Для того чтобы наполнить пунктами созданное на предыдущей лабораторной работе меню, в административной панели выберите созданное меню из списка уже имеющихся и нажмите на кнопку «Создать пункт меню». Рис. 7. Окно создания пункта меню Перед вами появится страница со следующими значениями: • Тип пункта меню – нажав на кнопку «Выбрать», появится окно с выбором типа меню. • Заголовок меню – заголовок пункта меню. • Алиас – название пункта в адресной строке (генерируется автоматически). �Содержание • Примечание – пользовательская заметка. • Ссылка – ссылка пункта меню. • Состояние – опубликован пункт или нет. • Доступ – уровень доступа к пункту. • Меню – к какому меню относится данный пункт. • Родительский элемент – выбор родительского пункта для создания подпункта. • Целевое окно – возможность выбрать, как будет открыта страница. • Главная страница – возможность сделать пункт меню главной страницей. • Язык – язык пункта. • Стиль шаблона – выбор стиля шаблона. Самые распространенные типы пунктов меню – это произвольный материал или блог материалов категории. Чтобы выбрать тип пункта меню, нужно нажать на кнопку «Выбрать» в строке «Тип пункта меню». Рис. 8. Выбор типа пункта меню �Содержание Перед вами появится окно с возможными вариантами типов пунктов меню. Для того чтобы привязать к пункту меню определенный материал сайта, нужно выбрать тип «Материал». Далее появится страница с возможностью привязать к пункту меню определенный материал. Рис. 9. Создание пункта меню Для того чтобы выбрать необходимый материал для пункта меню, в правой колонке «Обязательные параметры» нажмите на кнопку «Выбрать/изменить». Рис. 10. Создание пункта меню В появившемся окне выберите тот материал, который хотите привязать к пункту меню. Не забудьте заполнить поле заголовка меню и задать другие необходимые параметры. Для сохранения пункта меню нажмите на кнопку «Сохранить и закрыть» либо «Сохранить и создать» [84]. Установка баннера Задание 2. Установить созданный баннер в верхней части сайта вместо демо-баннера. На рис. 11 пример того, как выглядит демо-баннер сайта. �Содержание Рис. 11. Исходный баннер сайта Для того чтобы установить собственный баннер сайта вместо баннера установленного шаблона: 1. Выберите в меню административного раздела Расширения→Менеджер шаблонов. 2. Запомните название установленного по умолчанию шаблона для области системы – сайт. Рис. 12. Список установленных шаблонов �Содержание 3. Откройте папку templates, в которой хранятся шаблоны для сайта. Если Joomla установлена на локальном сервере, то полный путь до данной папки: C:/webservers/ home/localhost/www/joomla/templates/ Если Joomla установлена на сервере АлтГПУ, то путь до данной папки: Y:/www/ templates/ 4. В папке templates найдите папку, которая соответствует названию установленного по умолчанию шаблона. 5. В папке вашего шаблона откройте папку images. 6. В данной папке найдите картинку баннера, установленного по умолчанию. Рис. 13. Файлы папки images 7. Замените картинку в папке images на собственную картинку для баннера с тем же именем и размерами. �Содержание Рис. 14. Баннер сайта 8. Обновите в браузере вид сайта. Рис. 15. Отображение нового баннера на сайте �Содержание Лабораторная работа № 5. Модули и расширения в Joomla Цель работы: научиться использовать модули и располагать их на сайте с учетом выбора позиции. Средства для выполнения работы: • аппаратные: компьютер с установленной ОС Windows; • программные: браузер, сервер. По окончании выполнения лабораторной работы вам нужно будет предоставить отчет о выполненной работе. Отчет включает в себя два файла: 1) скриншот размещенного на сайте модуля; 2) ответы на контрольные вопросы. Теоретические сведения Менеджер расширений Для перехода к менеджеру расширений достаточно нажать на одноименную кнопку в главной панели управления, а также из административного раздела: Расширения→Менеджер расширений. Менеджер расширений разделен на 5 вкладок: Рис. 1. Вкладки менеджера расширений По умолчанию откроется первая вкладка для установки новых расширений. Существует 3 способа установки расширений: Загрузить файл пакета, Установить из каталога, Установить из URL. �Содержание Вкладка Установка • Загрузить файл пакета Для установки нажать кнопку «Выберите файл» и найти на компьютере предварительно скачанный архив с расширением. После этого нажать «Загрузить» и установить. Рис. 2. Установка расширений: Загрузить файл пакета • Установить из каталога Здесь нужно указать путь к каталогу на сервере, в котором располагается архив с расширением. Для установки нажать «Установить». Рис. 3. Установка расширений: Установить из каталога • Установить из URL Здесь указывается абсолютный путь (ссылка) на архив расширения, после указания нажать кнопку «Установить». �Содержание Рис. 4. Установка расширений: Установить из URL Вкладка Обновление Рис. 5. Вкладка Обновление При наличии новых обновлений системы или расширений они будут отображены здесь. Для установки обновления нужно выделить объект галочкой и нажать наверху кнопку «Обновить». Вкладка Управление После перехода на эту вкладку откроется таблица со всеми расширениями, установленными на сайте. Управлять ими можно с помощью верхних кнопок: �Содержание Рис. 6. Управление расширениями • для выключения выбранного расширения нужно нажать кнопку «Выключить»; • включение происходит аналогичным образом, также можно нажимать кнопку в колонке «Состояние»; • Обновить Кэш – для обновления информации о выбранных объектах; • для полного удаления «Деинсталлировать». выбранного расширения нужно нажать кнопку В большом списке расширений тяжело найти нужное, чтобы быстро найти искомый объект, достаточно ввести его название в поле Поиска и выполнить поиск. Если название расширения неизвестно, то удобно будет воспользоваться навигацией: • в первом выпадающем списке выбирается расположение объекта (сайт или административный раздел); • во втором – выбор состояния (включено или отключено расширение); • дальше выбирается его тип (компонент, модуль, шаблон, файл и т. д.); • последний список удобен для поиска плагинов, здесь выбирается каталог назначения. Вкладка Поиск Если расширение, например модуль, не был установлен, а его файлы просто были загружены в папку с модулями, то он работать не будет. Для его активации нужно выполнить поиск среди расширений для обнаружения с последующей установкой. Если имеются подобные расширения, нужно нажать кнопку «Найти» и при обнаружении объектов выполнить их установку. �Содержание Рис. 7. Вкладка Поиск Вкладка База данных Здесь отображается актуальная версия Joomla, драйвер базы данных и информация о последних изменениях в базе данных. В случае конфликтов появится кнопка «Исправить», с помощью которой можно решить некоторые проблемы. Рис. 8. Вкладка База данных Вкладка Предупреждения В случае обнаружения системой конфликтов здесь будут указаны предупреждения о проблемах, которые по возможности должны быть устранены. Рис. 9. Вкладка Предупреждения �Содержание Кнопка настройки: • в первой вкладке устанавливается в часах кэширование информации об обновлениях; • во второй можно установить права доступа пользователей к менеджеру расширений. Менеджер модулей Модули предназначены для отображения текста, изображений и другой информации в установленных позициях на сайте. Для управления модулями в административной панели существует специальный раздел – Менеджер модулей. Из менеджера модулей в Joomla можно изменять параметры в установленных модулях, отключать их и создавать новые. В менеджер модулей можно перейти из главной панели управления, нажав на соответствующую иконку или из верхнего меню административного раздела: Расширения→Менеджер модулей. Вы увидите таблицу из установленных модулей, а также их позицию на сайте, состояние (опубликовано / не опубликовано) и другие параметры, которые устанавливаются при настройке модуля. Рис. 10. Список модулей Настройка модуля Все модули имеют стандартные и индивидуальные параметры. Стандартные параметры, одинаковые для каждого модуля, и имеют вид: �Содержание Рис. 11. Стандартные параметры модуля • • • • • • • • Заголовок – Название модуля (можно изменить на свое). Показывать заголовок – будет ли показано название модуля на сайте. Позиция – выбор места на сайте, где будет отображаться модуль (в окне выбора позиции есть навигация, которая ускоряет поиск нужной позиции). Состояние – здесь выбирается, опубликован ли модуль или находится в корзине. Доступ – установка права доступа для определенных групп. Порядок – если на выбранной позиции уже расположены другие модули, то здесь можно установить порядок. Начало публикации – установка времени, когда будет опубликован модуль. Завершение публикации – устанавливается время, когда модуль будет снят с публикации. �Содержание Язык – определения языка для модуля. • Примечание – для добавления пометки, которая будет отображена в списке модулей в административном разделе. • ID – уникальный идентификатор, присваивается после сохранения. • Описание модуля – отображается информация о назначении модуля. Далее расположены вкладки Настройки и Привязка к пунктам меню. В пункте Привязка модуля из выпадающего списка выбирается состояние модуля на страницах пунктов меню. Будьте внимательны, часто после публикации модуля пользователи не видят его на сайте – не забывайте сделать модуль доступным для выбранных или всех страниц. Выполнив настройку модуля, нужно сохранить изменения. Кроме редактирования установленных модулей в Менеджере модулей можно создавать новые. Для создания модуля нажмите на кнопку «Создать» и выберите один из типов модуля. С помощью кнопки «Дублировать» можно создавать копии выбранных модулей. Дублированные модули сохранят все настройки, но будут не опубликованы. Кнопка «Настройки» содержит лишь настройку прав доступа на управление расширениями для различных групп пользователей. • Навигация и обработка модулей Для поиска модуля по заголовку введите его название в поле Поиск и нажмите «Искать». Кроме того, для выбора определенных модулей в Joomla предусмотрена удобная система Фильтрации: Рис. 12. Панель навигации �Содержание Сначала выбирается взаимодействие модуля – Сайт или Панель управления. Затем выбирается состояние – опубликован, не опубликован или в корзине. С помощью следующего выпадающего списка можно отобрать модули определенной позиции. Далее выбирается тип модуля, который, как правило, совпадает с заголовком. Последние две опции определяют отображение модулей по уровню доступа и языку. Над списком модулей расположена Пакетная обработка. Рис. 13. Пакетная обработка выбранных модулей Отметив модули галочкой, для них можно изменить уровень доступа, язык и позицию. После выбора нужного(-ых) критерия(-ев) установить точку на Копировать (при этом будут созданы копии с новыми параметрами) или Переместить (все изменения будут выполнены для отмеченных модулей) и нажать «Выполнить» [59]. Модули для материалов и категорий Материалы – Материалы в архиве Данный модуль представляет собой календарь, в котором заключены материалы, попавшие в архив. В параметрах выбирается количество месяцев для отображения. Материалы – Новости Модуль позволяет отображать материалы из определенной категории. В настройках отбираются категории для вывода, выводить или нет изображение, настройка заголовка, выбирается количество материалов и их порядок. �Содержание Материалы – Последние новости В этом модуле показываются последние (созданные, опубликованные, измененные) материалы. В основных параметрах выбирается необходимая категория, количество материалов и их порядок, способ показа избранных материалов и авторы. Материалы – Самые читаемые В модуле будут представлены материалы, которые имеют наибольшее количество просмотров (хитов). Настройки: выбор категории, количества материалов и отображать или нет избранные материалы. Материалы – Связанные материалы Здесь отображаются ссылки на материалы, связанные со статьей, которая открыта на странице. Связи зависят от ключевых слов, т. е. чтобы связать материалы, у них должны быть хотя бы одно общее ключевое слово (словосочетание). Ключевые слова указываются в Метаданных. В основных параметрах можно выбрать, показывать или нет дату создания. Материалы – Список материалов категории Модуль, имеющий большое количество настроек и предназначенный для показа списка материалов категорий. Параметры для удобства разделены на подразделы: • Основные параметры 1) обычный – отображает материалы выбранной категории с настроенными параметрами; 2) динамический – показ материалов, которые относятся к открытой на странице категории. • Параметры динамического режима: если выбрать Показать, то модуль будет отображаться только на страницах категорий. • Параметры фильтрации: выбирается отображение избранных материалов, отбор включенных/исключенных категорий и определение показа подкатегорий, фильтрация по автору, указание ID материалов, которые нужно исключить, и фильтр по дате. • Параметры сортировки: сначала выбирается порядок показа, а затем способ по возрастанию или убыванию. • Параметры группировки: материалы могут быть сгруппированы по дате, автору и категории, а затем выстроены по возрастанию или убыванию. • Параметры отображения: выбор способа показа заголовка, даты, определение показа различных элементов, установка ограничения текста и настройка Подробнее. Категории Модуль предназначен для показа подкатегорий выбранной категории. В основных параметрах выбирается Родительская категория, отображение описания и вложенных подкатегорий, а также количество показываемых подкатегорий и глубина вложенности (до какого уровня подкатегории будут отображаться в модуле). �Содержание Модуль «HTML-код» Данный модуль позволяет выводить на сайте HTML-код или его фрагмент (в большинстве случаев для правильной работы кода визуальный редактор должен быть отключен). В параметрах указывается, требуется ли обработка плагинами, а также можно загрузить фоновое изображение. Модуль «Обертка (Wrapper)» Модуль позволяет выводить выбранное содержимое (сайт или файл) в IFrame-окне. В настройках указывается ссылка на ресурс, ширина и высота окна и использование полос прокрутки. Рис. 14. Модуль «Обертка (Wrapper)» Модуль «Произвольное изображение» Этот модуль способен отображать в заданной позиции случайное изображение из заданной папки. В параметрах указывается формат изображения, путь к папке, ширина и высота. Также здесь можно прикрепить ссылку на сторонний сайт или файл. Модуль «Переключение языков» Рис. 15. Модуль «Переключение языков» �Содержание Данный модуль показывает доступные языки контента, между которыми можно переключаться. Доступные языки можно посмотреть в Менеджере языков во вкладке Языки контента. Для работы модуля должен быть настроен и активирован плагин Система – Фильтр языков. В основных параметрах модуля указывается начальный и заключительный текст, если включить выпадающий список, то остальные параметры будут недоступны. Если выпадающий список отключен, то становятся доступными: • отображение флагов; • показ строкой; • активный язык; • полное название языка. Модуль «Статистика» В этом модуле выводится информация о сервере, информация о пользователях, просмотрах, статьях и ссылках. В настройках выбираются поля для показа – информация о сервере, о сайте и счетчик просмотров, показания которого можно увеличить, указав число в поле ниже. Модуль «RSS-ленты» Данный модуль создает RSS-ленту для страницы, на которой он размещен. В основных параметрах можно указать вступительный текст и выбрать формат ленты – RSS 2.0 или Atom 1.0. Модуль «RSS-лента новостей» Этот модуль имеет похожее название с предыдущим, однако выполняет обратную функцию: показывает загруженную ленту новостей. В основных параметрах указывается путь к RSS-потоку, выбор отображения заголовка, описания и логотипа ленты новостей, указание количества выводимых материалов и ограничение слов (если 0, то будет отображаться весь текст). Модуль «Поиск» Предназначен для добавления в выбранной позиции формы поиска. В параметрах можно указать заголовок перед полем поиска, ширину этого поля, текст по умолчанию, добавление кнопки поиска, указывая ее позицию, и текст на ней. При включении OpenSearch (автопоиск) некоторые браузеры смогут выполнять поиск по сайту. Модуль «Умный поиск» С помощью этого модуля происходит поиск по сайту с использованием современного мощного поискового механизма. �Содержание Рис. 16. Модуль «Умный поиск» В параметрах модуля выбирается фильтр, показывать или нет автоматические подсказки и расширенный поиск. Его значения означают: • Ссылка на компонент – будет показана ссылка на отдельную страницу компонента. • Показать – инструменты расширенного поиска будут доступны в модуле. • Скрыть – расширенный поиск не доступен. Модуль «Баннеры» Рис. 17. Модуль «Баннеры» Баннеры, которые созданы в компоненте Баннеры, отображаются в этом модуле. В основных параметрах устанавливается: • Где открывать ссылку – способ открытия ссылки. �Содержание • Кол-во – количество баннеров для показа в модуле. • Клиент – выбор определенного клиента. • Категория – категории баннеров для показа в модуле. • Поиск по тегу – отображение баннеров, исходя из ключевых слов. • Случайно – выбор сортировки по порядку или случайно. • Текст заголовка – текст или HTML-код идет перед баннерами. • Нижний колонтитул – текст или HTML-код отображается после баннеров. Модуль «Ссылки» Для вывода ссылок определенной категории компонента Ссылки. В настройках указывается категория ссылок, количество, порядок и направление показа, способ открытия ссылки в целевом окне. Можно закрыть или открыть индексацию (follow/ nofollow), отображать или скрыть описание и количество просмотров, а также вести или нет подсчет кликов [59]. Пользовательские модули Вход на сайт Модуль для авторизации и регистрации на сайте. В основных параметрах можно указать вступительный и заключительный текст, страницу перенаправления при входе/ выходе, отображать или нет приветствие, в котором выбрать показ имени или логина пользователя. Выбирая защищенную форму регистрации, на сайте должен быть настроен протокол https. Кто на сайте Данный модуль отображает количество авторизованных пользователей и гостей, которые находятся на сайте. В параметрах выбирается режим показа – количество посетителей / логины пользователей / и то и другое. Новые пользователи Этот модуль предназначен для показа последних зарегистрированных пользователей. В настройках выбирается количество человек для показа и фильтр групп [59]. Примеры модулей и их предназначения 1. Модуль VTEM Shutter Данный модуль предназначен для создания на сайте слайд-шоу с интересным эффектом. Данное расширение, которое совместимо со всеми версиями от Joomla 1.5 до Joomla 2.5, позволяет поочередно отображать изображения с переключением между ними – эффектом жалюзи. Модуль имеет гибкие и в то же время простые в настройке параметры. �Содержание Рис. 18. Отображение модуля на сайте Особенности модуля • Установка необходимых размеров (высоты/ширины). • Изображение в модуле растягивается по всей ширине. • Выбор одного из семи эффектов переходов между картинками. • Настройка времени открытия/закрытия жалюзи. • Показ изображений из указанной папки. Установка и настройка Данный модуль устанавливается таким же способом, как и остальные расширения, после чего нужно активировать его в Менеджере модулей, а также приступить к настройкам: Рис. 19. Окно настроек модуля �Содержание Module unique ID – уникальный ID, если планируется использование модуля более 1 раза. • Width – ширина модуля (в пикселях). • Height – высота модуля (в пикселях). • Images Directory – путь к папке с изображениями. • Sort Criteria – тип сортировки (по алфавиту или по дате создания). • Sort Order – сортировать по возрастанию/убыванию или случайно. • Manual Sort Order – сортировка вручную (например, image1.jpg, img2.jpg...). • Shutter open – время открытия жалюзи (в мс). • Shutter close – скорость закрытия жалюзи (в мс). • Shutter image – выбор 1 из 7 стилей жалюзи. • Jquery load – загружать или нет библиотеку jQuery. • Module Class Suffix – указание дополнительного суффикса к классу модуля. 2. Модуль BJ Calendar with ToolTips BJ Calendar with ToolTips – модуль Календарь для Joomla. Данный модуль совместим со всеми браузерами и поддерживает специальные символы. • Рис. 20. Окно настроек модуля �Содержание Рис. 21. Окно настроек параметров модуля Рис. 22. Отображение модуля на сайте �Содержание 3. Модуль S5 Quick Contact Рис. 23. Модуль Обратная связь С помощью модуля S5 Quick Contact можно отобразить контактную форму обратной связи для ваших посетителей. Используется как один из способов оставаться в контакте с вашими посетителями. Модуль полностью имеет настраиваемые параметры языка, отправляет письма на указанный аккаунт администратора, а также в модуль встроены три способа защиты от спама. Выполнение работы По окончании работы вышлите на проверку скриншот размещенного модуля. Задание. Разместить хотя соответствующую позицию. бы один модуль на сайте, выбрав для него Пример установки модуля Art clock: 1. В меню административной панели выберем Расширения→Менеджер расширений. 2. На вкладке Установка в поле Загрузить файл пакета кликнем Выберите файл (T:/ freesoft/joomla/модули/joomla 3.1.5). 3. Кликнем Открыть→Загрузить и установить. 4. В меню административной панели выберем Расширения→Менеджер модулей. 5. Кликнем по кнопке Создать. 6. Выберем тип модуля Art Clock. �Содержание Рис. 24. Выбор типа модуля 7. Заполните необходимые поля по своему усмотрению. Рис. 25. Модуль Art Clock �Содержание 8. Кликнем Сохранить и закрыть. 9. В результате модуль будет отображаться на сайте в виде: Рис. 26. Модуль Art Clock Контрольные вопросы 1. Назовите основные способы установки расширений. 2. Для чего предназначены модули в Joomla? 3. Какие параметры имеют модули? 4. Приведите примеры модулей, относящихся к классу «Модули для материалов и категорий». 5. Для чего предназначен модуль «Обертка (Wrapper)»? 6. С помощью какого модуля можно осуществлять вывод на сайте HTML-кода или его фрагмента? 7. Какой стандартный параметр модуля позволяет выбрать место на сайте? Где именно будет отображаться модуль? �Содержание Лабораторная работа № 6. Плагины в Joomla Цель работы: научиться устанавливать плагины и осуществлять их настройки. Средства для выполнения работы: • аппаратные: компьютер с установленной ОС Windows; • программные: браузер, сервер. По окончании выполнения лабораторной работы вам нужно будет предоставить отчет о выполненной работе. Отчет включает в себя два файла: 1. скриншот установленного плагина; 2. ответы на контрольные вопросы. Теоретические сведения Менеджер плагинов Плагин (plug-in) – это небольшая вспомогательная программа, которая предназначена для расширения возможностей базовой программы. В установленном сайте имеется большое количество различных плагинов. Зная предназначение плагина и установив его, можно расширить потенциал использования сайта в целом. Для управления плагинами в Joomla предусмотрена функция «Менеджер плагинов». Вход осуществляется через меню административного раздела→«Расширения» → «Менеджер плагинов». Рис. 1. Менеджер плагинов �Содержание В таблице отображены графы: • «Название плагина» – перечислены все имеющиеся плагины на сайте. • «Состояние» – показано состояние плагина на данный момент (в работе или выключено). • «Тип» – предназначение плагина. • «Элемент» – принадлежность плагина к основной программе. • «Доступ» – показана доступность плагина. • «ID» – идентификатор плагина в сайте. Управление плагинами осуществляется при помощи кнопок: «Изменить», «Включить», «Выключить», «Разблокировать». Встроенные (стандартные) плагины Joomla 2.5 В предыдущих версиях Joomla плагины назывались мамботами, поэтому это одно и то же. Плагин – это определенный программный код, который будет выполняться только при возникновении определенного события. Например, таким событием может быть встреченная в тексте статьи команда вызова данного плагина, который в результате вставит в содержимое статьи что-то свое. Плагины расширяют возможности компонентов. Термин плагин обозначает не только разновидность расширения CMS Joomla: в браузерах также есть плагины, например, для воспроизведения видео. Все плагины, используемые в Joomla, можно разбить на одиннадцать групп. 1. «Аутентификация» (authentication). 2. «CAPTCHA» (captcha). 3. «Контент» (content). 4. «Кнопки» (editors-xtd). 5. «Редакторы» (editors). 6. «Расширения» (extension). 7. «Умный поиск» (finder). 8. «Панель иконок» (quickicon). 9. «Поиск» (search). 10.«Система» (system). 11.«Пользователь» (user). Англоязычные названия групп совпадают с названиями папок, в которых хранятся файлы плагинов. Например, те, что имеют отношение к аутентификации, хранятся в �Содержание папке по адресу «/plugins/authentication/». Плагины, в отличие от модулей, не создаются в административном разделе: это невозможно, да и необходимости в этом нет. Они устанавливаются при помощи менеджера расширений. Плагины группы «Аутентификация» (Authentication) Авторизация – это процесс подтверждения прав пользователя на выполнение некоторых действий. Ей предшествует аутентификация, цель которой – установить, верны ли реквизиты доступа входящего в систему. Для успешной аутентификации пользователю необходимы логин и пароль. Успешная авторизация объясняется его принадлежностью к пользовательской группе с определенными правами. Joomla предлагает три варианта аутентификации, реализуемые соответствующими плагинами Эти плагины отключать не рекомендуется, так как отключив все плагины этого типа, вы рискуете потерять доступ к сайту. Плагин «Joomla» Данный плагин реализует стандартный для Joomla метод аутентификации – при помощи логина и пароля. Плагин «GMail» Плагин «GMail» позволяет входить в систему, пользуясь логином и паролем учетной записи для сервисов Google. Предварительная регистрация для этого не требуется. Учетная запись создается при первой аутентификации. Пароль хранится в базе данных в зашифрованном виде, поэтому «взломать» учетную запись пользователя сервисов Google, зарегистрированного на сайте под управлением Joomla, невозможно. Использование этого плагина упрощает процесс получения доступа к системе. К сожалению, в модуле аутентификации нет подсказки о том, что такой ее вариант возможен. Это придется указать отдельно, например, в подписи или предваряющем тексте. Плагин «LDAP» LDAP – это протокол прикладного уровня для получения данных из службы каталогов и их (данных) редактирования. Он используется компаниями для управления корпоративной информацией. Чтобы воспользоваться этим типом аутентификации, потребуется сервер LDAP, а также особые настройки плагина LDAP. Плагины группы «Captcha» Плагин «reCAPTCHA» «reCAPTCHA» появился в текущей версии Joomla. Плагин предназначен для проведения теста CAPTCHA, цель которого – выяснить, кто его проходит: компьютер или человек. Возможно, вы сталкивались с подобными тестами. Это цветные изображения в формах регистрации, содержащие искаженный текст. CAPTCHA �Содержание используется на многих сайтах для защиты от спам-ботов, автоматических программ для генерации спама. Дело в том, что компьютерные программы не так сильны в распознании текста, содержащего искаженные символы, как человек. Плагин «reCAPTCHA» использует одноименный сервис. Для его запуска нужны открытый и секретный ключи, которые можно получить, перейдя по следующему адресу: http:// google.com/recaptcha. Плагины группы «Контент» (content) Все плагины группы «Контент», кроме плагина «Joomla», работают со статьями, а также с модулем вывода произвольного HTML. Плагин «Умный Поиск» Благодаря этому плагину возможно индексирование контента. Он появился в версии Joomla 2.5 и является основой «Умного поиска». Плагин «Joomla» У плагина «Joomla» – две функции. 1. Препятствовать удалению категории, если она не пуста. Категория не является пустой, если к ней относится хотя бы одна статья или подкатегория. Отключить эту функцию можно в настройках плагина в форме «Основные параметры». 2. Отправлять сообщения всем подписанным на системные рассылки пользователям в случае сохранения статьи, созданной на стороне посетителей. Плагин «Загрузка модулей» Этот плагин вставляет в текст HTML-вывод модулей, относящихся к определенной позиции шаблона. При помощи него, например, удобно выводить рекламу прямо в статьях. Плагин «Скрытие электронной почты» Плагин превращает вводимые при создании статей адреса электронной почты в ссылки, которые видят люди, но вряд ли «видят» спам-боты. Для маскировки используется JavaScript. Плагин «Подсветка кода (GeSHi)» Подсветку кода, заключенного в тег <pre>, [с соответствующим атрибутом] реализует плагин, построенный на основе GeSHi. «Разрыв страницы» Плагин предназначен для разбиения статьи на несколько фрагментов для вывода на нескольких страницах. Помимо разбиения на страницы плагин позволяет задавать заголовки и псевдонимы заголовков для внутристатейного оглавления. Настройка разбиения производится во всплывающем окне разрыва страницы в интерфейсе �Содержание создания/редактирования статей. В редакторе метка разрыва выглядит как обычный горизонтальный разделитель. В коде она представлена тегом подобным следующему: <hr title="Page Title" alt="Table of Contents Alias" class="system-pagebreak" /> Для использования плагина необходимо активировать еще и плагин «Разрыв страницы» в группе «Кнопки» (editors-xtd). Плагин «Навигация по страницам» Этот плагин выводит под статьями навигационные ссылки «Предыдущая» и «Следующая». Плагин «Рейтинг» Плагин «Рейтинг» позволяет посетителям оценивать статьи. Плагины группы «Редакторы» (Editors) В исходную комплектацию CMS Joomla входят два редактора. Редактор по умолчанию задается в общих настройках системы: меню административного раздела → пункт «Сайт» → подпункт «Общие настройки» → вкладка «Сайт» → панель «Настройки сайта» → поле «Редактор по умолчанию». Если тому или иному пользователю не подходит редактор по умолчанию, то его можно в индивидуальном порядке изменить в настройках его учетной записи: текстовое меню административного раздела → пункт «Пользователи» → подпункт «Менеджер пользователей» → учетная запись пользователя → форма «Основные настройки» → поле «Редактор». Плагин редактора «CodeMirror» «CodeMirror» [англоязычный сайт проекта] – это библиотека JavaScript, которую можно использовать для создания относительно приятного редактора такого контента, как компьютерные программы, разметка HTML и пр. Для включения редактора «CodeMirror» необходимо активировать одноименный плагин. Настройка редактора производится на странице параметров плагина в форме «Основные параметры». Плагин «Без редактора» Этот плагин необходимо активировать, если вы хотите, чтобы в качестве редактора выступало обычное многострочное текстовое поле. Плагин TinyMCE TinyMCE – межплатформенный, браузерный редактор текста и HTML, работающий в режиме WYSIWYG. В Joomla TinyMCE является редактором по умолчанию. Плагины группы «Кнопки» (Editors-Extd) В данную группу входят четыре плагина. Их задача – вывод кнопок под окном редактора на страницах создания/редактирования статей. �Содержание Плагин «Материал» Плагин выводит кнопку вставки ссылки на уже опубликованную статью. Клик по кнопке открывает всплывающее окно со списком статей. Плагин «Изображение» Данный плагин предназначен для вывода кнопки вставки изображений. Клик по кнопке открывает всплывающее окно, при помощи которого можно выбрать изображение из папки на сайте или загрузить его, затем задать параметры вывода и вставить в статью. Плагин «Разрыв страницы» Кнопка, выводимая данным плагином, открывает окно функции «Разрыва страницы» с полями для ввода заголовка и псевдонима заголовка для внутристатейного оглавления. Плагин «Подробнее» Плагин выводит под окном редактора кнопку для отделения анонса от основного текста и вставки ссылки «Подробнее». Плагины группы «Расширение» (Extension) Плагины этой группы предназначены для управления расширениями. Плагин «Joomla» Плагин «Joomla» работает с сайтами обновления расширений. Плагины группы «Умный поиск» (Finder) Англоязычное название группы, «finder», происходит от названия расширения, которое, войдя в исходную комплектацию Joomla, стало называться «Умный поиск» (Smart search). Плагины «Умный поиск» предназначены для поиска контента, относящегося к менеджеру материалов (статьи), менеджеру категорий, а также к компонентам «Ссылки», «Баннеры», «Контакты», «Ленты новостей», и должны быть активированы для того, чтобы производился поиск. Для поиска контента, относящегося к сторонним расширениям, потребуются специально созданные для них плагины. Плагины группы «Панель иконок» (Quickicon) Задача плагинов этой группы – проверка наличия новых версий системы и сторонних расширений. В случае, если таковые имеются, на главной странице административного раздела появятся предупреждающие об этом пиктограммы. �Содержание Плагины группы «Поиск» (search) Плагины этой группы относятся к компоненту «Поиск», традиционному поисковому компоненту Joomla. Они предназначены для поиска контента, относящегося к менеджеру материалов (статьи), менеджеру категорий, а также к компонентам «Ссылки», «Баннеры», «Контакты», «Ленты новостей». При необходимости плагины можно включать и отключать, включая в поиск и исключая из него соответствующие типы контента. Как и в случае с «Умным поиском», для обработки данных, относящихся к сторонним компонентам, потребуются специальные поисковые плагины. Плагины группы «Система» (System) Плагины этой группы тесно связаны с платформой Joomla и обычно влияют на работу всей системы. Плагин «Языковой фильтр» При помощи этого плагина контент фильтруется по признаку принадлежности к тому или иному языку. Включать «Языковой фильтр» необходимо только когда активирован модуль «Выбор языка». Плагин «Политика P3P» P3P или Platform for Privacy Preferences (платформа для предпочтений конфиденциальности) – это протокол, позволяющий веб-сайтам объявлять об их намерении получить доступ к данным о пользователе. Благодаря «Политике P3P» Joomla выдает специальный набор тегов политики P3P в заголовке HTTP. Плагин нужен для правильного установления сессии с некоторыми браузерами, например Internet Explorer версий 6 и 7. Плагин «Выход изсистемы» Плагин «Выход из системы» перенаправляет пользователя на главную страницу, в случае если тот решает выйти из системы на странице с ограниченным доступом. Плагин «Отладка» Благодаря этому плагину доступен столь нужный разработчикам режим отладки. Выбрать, какая информация будет отображаться, можно на странице настроек. Плагин «Журнал» Плагин регистрирует системные события. Путь к папке, хранящей файлы журналов, можно задать в настройках системы: меню административного раздела → пункт «Сайт» → подпункт «Общие настройки» → вкладка «Система» → форма «Настройки системы» → поле «Путь к каталогу логов». Пример фрагмента журнала, файл «error.php»: #Version: 1.0 #Date: 2012-03-06 12:39:38 #Fields: date time level c-ip status comment #Software: Joomla 1.2.5 RC1 [ Ember ] 06-Jun-2011 23:00 GMT 2012-03-06 12:39:38 — 97.133.131.32 Joomla FAILURE: Empty password not allowed �Содержание Плагин «Перенаправление URL» В сочетании с менеджером перенаправления URL (компонент) плагин реализует функцию перенаправления. Плагин «Подсветка» Данный плагин предназначен для подсветки текста, например врезультатах «Умного поиска». Плагин «Запомнить меня» Функция «Запомнить меня» состоит в сохранении логина и пароля зарегистрированного посетителя в cookies на локальном компьютере. Она выполняется в случае, когда в одноименном окне метки в форме аутентификации стоит галочка. Плагин «Запомнить меня» предназначен для реализации вышеуказанной функции. Плагин «SEF» SEF – акроним, обозначающий «дружественный» поисковым системам формат URL. Если в общих настройках сайта (меню административного раздела → пункт «Сайт» → подпункт «Общие настройки» → вкладка «Сайт» → форма «Настройки SEO») выбран данный формат, то благодаря плагину «SEF» в него будут переведены все адреса страниц. Плагин «Кэш» Этот плагин обеспечивает кэширование страниц. В его настройках можно выбрать браузеры посетителей кэшировать страницы или нет. Плагин «Подмена кода языка» Плагин «Подмена кода языка» позволяет переопределять значения атрибутов xml:lang и lang тега <html> в случае, если пакет локализации содержит неподходящие. Функция полезная с точки зрения поисковой оптимизации. Плагины группы «Пользователь» (User) Плагины группы «Пользователь» выполняют функции, относящиеся к пользователям. Плагин «Данные пользователя» Плагин «Данные пользователя» выводит дополнительные поля в форме регистрации и сохраняет введенные туда данные. Выбрать, какие поля будут выведены на странице настройки, в форме «Основные параметры». Плагин «Данные пользователя» может работать в сочетании с плагином «Создание контакта», благодаря чему для каждой учетной записи будет создаваться запись контактных данных. �Содержание Плагин «Создание контакта» Плагин предназначен для автоматического создания записи контактных данных (компонент «Контакты») для вновь зарегистрированных пользователей. Работает в сочетании с плагином «Данные пользователя». Плагин «Joomla» Позволяет выполнять авторизацию пользователей через стандартную систему авторизации Joomla [66]. Визуальный редактор TinyMCE Joomla предоставляет три стандартных средства для работы с материалами: 1) визуальный многофункциональный редактор TinyMCE; 2) редактор с подсветкой синтаксиса кода CodeMirror; 3) работы с материалами без редактора. Выбрать редактор можно в настройках своего профиля, используя опцию «Редактор по умолчанию». Рис. 2. Настройки редактора по умолчанию �Содержание TinyMCE – визуальный редактор Joomla Преимущества TinyMCE: 1) возможность работать с материалами Joomla не зная основы html. TinyMCE во многом копирует интерфейс текстовых редакторов; 2) в версиях Joomla 2.5.х TinyMCE является одним из стандартных редакторов и доступен сразу после установки Joomla; 3) функционал TinyMCE очень разнообразен. Недостатки: 1. TinyMCE не дает полного контроля над кодом создаваемого материла, а автоматически создает его излишне «загрязненным» тегами с атрибутами стилей. Все стили следует выносить в отдельный файл и привязывать их к используемым html-тегам за счет классов и идентификаторов. 2. Невозможность вставки скриптов на php или javascript. При сохранении они просто удаляются. Работа с TinyMCE Материал в TinyMCE показывается точно так, как он будет отображаться на странице сайта. Нет никакого html кода, только функциональные кнопки над окном ввода текста, которые позволяют его отформатировать. По интерфейсу и принципу работы TinyMCE напоминает текстовые редакторы, самые популярные из которых Microsoft Word и его бесплатный аналог OpenOffice Word. Рис. 3. Редактор TinyMCE При наведении на любую кнопку курсора мыши появляется всплывающая подсказка на русском языке. Редактирование html кода Пусть вы не видите html-код, но для форматирования текста именно он и используется. Для того чтобы его увидеть и в случае необходимости отредактировать, используйте кнопку HTML или просто выключите на время редактор кнопкой «Выключить редактор». �Содержание Рис. 4. Редактор TinyMCE Для того чтобы при выключенном редакторе скрипты все-таки можно было вставить, нужно использовать второй редактор – CodeMirror. Вставка картинок Для загрузки картинки на сервер и последующей вставки ее в текст материала используется кнопка «Изображение». Рис. 5. Редактор TinyMCE В центральном поле появившегося окна представлена структура каталогов папки / images, в которой хранятся все изображения Joomla. В нижнем углу можно увидеть кнопку «Обзор», используя которую выберете необходимую картинку со своего компьютера. Для загрузки ее на сервер нажмите на появившуюся кнопку «Загрузить». Теперь изображение автоматически загрузится на сервер и будет доступно в центральной области. Выберете картинку, укажите для нее описание, заголовок и выравнивания и нажмите кнопку «Вставить» в правом верхнем углу. �Содержание Рис. 6. Вставка изображения на сайт Для дальнейшей настройки изображения выделите его и воспользуйтесь кнопкой «Добавить/изменить изображение». Откроется окно, в котором помимо заголовка и выравнивания можно настроить размеры, границу и отступы (указывайте с величиной измерения, например 2px, 5px). Расширенный режим TinyMCE В менеджере плагинов, в списке «Редактор – TinyMCE» откроем его настройки. В Основных параметрах в опции Режим редактора выбираем расширенный. Рис. 7. Параметры плагина TinyMCE �Содержание Теперь TinyMCE выглядит следующим образом. Рис. 8. Расширенный режим редактора TinyMCE [90]. Примеры плагинов 1. Плагин SocButtons – кнопки социальных сетей Facebook, Twitter, ВКонтакте, Google +1 и др. В наше время влияние социальных сетей на распространение информации очень велико и все больше сайтов устанавливают кнопки социальных сетей себе на сайт, чтобы расширить свою аудиторию за счет уже существующих пользователей. Рис. 9. Плагин SocButtons Плагин SocButtons может выводить кнопки социальных сетей в 2-х видах – в виде кнопки и в виде маленького блока. Кнопка Share от Facebook и Мой Мир имеют только один вид отображения. Рассмотрим поподробнее, что может мой плагин SocButtons: • вставить кнопку Share от Facebook – с ее помощью можно поделиться ссылкой; • вставить кнопку Like от Facebook – с ее помощью можно показать, что вам нравится статья на сайте; • вставить кнопку от Twitter – кнопка позволяет написать твит с заголовком статьи и ее ссылкой; • вставить кнопку Google +1 – позволяет поделиться ссылкой с друзьями, друзья увидят в результатах поиска, что вам нравится данная страница; • вставить кнопку ВКонтакте +1 – с ее помощью можно показать в социальной сети ВКонтакте, что вам нравиттся статья на сайте; • вставить кнопку от Мой Мир – то же самое, что и Share от Facebook, но от русской социальной сети Мой Мир �Содержание 2. Плагин SocComments – комментарии Facebook и ВКонтакте для сайта на Joomla Плагин SocComments помогает добавить комментарии Facebook и ВКонтакте в статьи для сайта на Joomla. Плагин SocComments позволяет добавить к вашим статьям формы комментариев от социальных сетей Facebook и ВКонтакте, что позволяет быстро и удобно производить комментирование ваших статей. Рис. 10. Отображение плагина на сайте Окно номер 1 – активна вкладка с комментариями Facebook. • Окно номер 2 – активна вкладка с комментариями ВКонтакте. Возможности: • выключать формы комментариев ненужной социальной сети; • задавать размеры форм комментариев; • задавать количество комментариев для отображения; • выбор цветового оформления (Facebook); • выбор языка (Facebook); • включить/выключить прикрепления медиаконтента к комментариям (ВКонтакте); • включить/выключить публикации на стене (ВКонтакте); • исключать категории отображения; • исключать разделы отображения; • исключать статьи отображения. Не использовать плагин SocComments вместе с кнопкой социальных сетей Facebook Share, так как появляется конфликт между скриптами Facebook Share и Facebook Comments. • �Содержание 3. Плагин jHackGuard Обеспечивает защиту сайтов Joomla, защищая их от различных методов взлома. Плагин устанавливается стандартным образом через Менеджер расширений. Плагин по умолчанию отключен. Настройки включения и отключения: • Log file – имя файла, в котором будет находиться информация о деятельности плагина. Имя файла по умолчанию jHackGuard-log.php. Он хранится в папке журналов. • Enable Logging – (Включение ведения журнала): запись в файл информации о деятельности. • Filter $_POST – фильтр защиты от взлома через HTTP POST. • Filter $_GET – фильтр защиты от переменных, передаваемых в скрипт через URL параметры. • Filter $_COOKIE – фильтр защиты переменных Cookies HTTP. • Filter eval() – фильтр, который проверяет безопасность выполнения строки как phpкод. • Filter base64_decode – фильтр просмотра зашифрованного кода в формате base64. • Filter SQL commands – фильтр выполнение команд SQL. Это защищает от атак SQLинъекций. • Allow_url_fopen – блокирует возможность скачивать файлы с удаленного FTP или веб-сервера, а также защищает ваш веб-сайт от кодов с инъекцией. • Allow_url_include – отключает возможность для включения URL-адреса в запросах PHP. Таким образом, ваш сайт будет защищен от удаленных атак с включением URL. • Strip code from user-agent – предотвращает возможные атаки любого PHP и HTML кода от пользователя. • Strict XSS mode – фильтрует код JavaScript от нежелательных (вредоносных) символов. • Scan input keys – проверка входных ключей для вредоносных символов. • Disable upload for guests – отключение загрузки файлов для гостей. Зарегистрированные пользователи и администраторы будут по-прежнему иметь возможность загружать файлы без каких-либо проблем. • Link back to SiteGround – добавляет ссылку на наш сайт. Желательно в настройках оставить все по умолчанию. Для корректной работы плагина jHackGuard на вашем сервере должен быть отключен: register globals. �Содержание Выполнение работы Задание. Установить для сайта хотя бы один плагин. Пример установки плагина: Установим плагин SocButtons – кнопки социальных сетей Facebook, Twitter, ВКонтакте, Google +1 и др. 1. В меню административной панели выберем Расширения→Менеджер расширений. 2. На вкладке Установка в поле Загрузить файл пакета кликнем Выберите файл. 3. Кликнем Открыть→Загрузить и установить. 4. В меню административной панели выберем Расширения→Менеджер плагинов. 5. Из списка плагинов выберем нужный. 6. Настроим необходимые параметры плагина по своему усмотрению. 7. Кликнем Сохранить и закрыть. 8. В результате плагин будет отображаться на сайте в следующем виде: Рис. 11. Плагин SocButtons Контрольные вопросы 1. 2. 3. 4. 5. 6. Что такое плагины в Joomla и для чего они предназначены? На какие группы делятся все плагины? Для чего предназначен плагин «reCAPTCHA»? Назовите функции плагина Joomla. Для чего предназначен плагин «Запомнить меня»? Назовите стандартные средства в Joomla, предназначенные для работы с материалами. 7. Назовите основные преимущества и недостатки редактора TinyMCE. 8. Почему редактор TinyMCE называют визуальным редактором? �Содержание Лабораторная работа № 7. Компоненты в Joomla Цель работы: научиться устанавливать компоненты и осуществлять их настройки. Средства для выполнения работы: • аппаратные: компьютер с установленной ОС Windows; • программные: браузер, сервер. По окончании выполнения лабораторной работы вам нужно будет предоставить отчет о выполненной работе. Отчет включает в себя три файла: 1) скриншот установленного компонента phocagallery; 2) скриншот установленного компонента по выбору; 3) ответы на контрольные вопросы. Теоретические сведения Компоненты Joomla В исходную комплектацию Joomla входит множество расширений. С некоторыми из расширений вы уже знакомы, например с менеджером пользователей, управляющим пользователями; с менеджером категорий, для работы с категориями и пр. Если вы кликните по пункту «Компоненты» в текстовом меню административного раздела, то увидите следующие пункты: «Баннеры», «Контакты», «Сообщения», «Ленты новостей», «Перенаправление», «Поиск», «Умный поиск» и «Ссылки». Все это – компоненты. Рис. 1. Компоненты исходной комплектации �Содержание Компонент «Баннеры» Компонент «Баннеры» предназначен для публикации рекламных баннеров на сайте. Баннер может быть изображением или HTML-кодом. Баннеры, выбираемые из набора заданных в административном разделе, на стороне посетителя будут чередоваться. Каждый из них представляет собой ссылку на сайт одного из рекламодателей. Компонент «Баннеры» позволяет настраивать вывод отдельных баннеров, категорий баннеров и баннеров, принадлежащих тем или иным клиентам, а также предоставляет статистику. Прежде чем создавать отдельные баннеры, необходимо создать категорию для них: текстовое меню административного раздела →пункт «Компоненты» →подпункт «Баннеры» →вкладка «Категории». Компонент «Контакты» Каждому сайту нужна страница обратной связи (контактные данные и форма отправки сообщений). Простую страницу обратной связи создать вполне легко: нужно создать запись контактных данных, «привязать» ее к категории, создать пункт меню. Возможности данного компонента разноообразны. Как и при работе с прочим контентом, вы можете создавать вложенные категории и пункты меню различных типов. В настройках компонента (текстовое меню административного раздела →пункт «Компоненты» →подпункт «Контакты» →пиктограмма на панели инструментов с подписью «Настройки») вы, например, можете выбрать вариант внешнего вида страницы контактных данных – слайдер, вкладки, простая страница – а также задать множество других параметров. Для создания страницы обратной связи нужна запись контактных данных и адрес электронной почты. Запись контактных данных может быть связана с учетной записью пользователя. Для случая, когда меняются какие-либо контактные данные пользователя, например, номер телефона, есть возможность менять их, не входя в раздел администрирования, всего лишь зарегистрировавшись на стороне посетителей. Такую возможность в Joomla предоставляет плагин «Пользователь – Профиль». Для этого нужно активировать его: текстовое меню административного раздела →пункт «Расширения» →подпункт «Менеджер плагинов» → плагин «Пользователь – Профиль». После этого на странице редактирования учетной записи на стороне посетителя появится новая форма с полями для данных пользователя, которые будут доступны компоненту «Контакты». Компонент «Сообщения» «Сообщения» – компонент, входящий в исходную комплектацию Joomla, на основе которого построена система обмена сообщениями между пользователями, имеющими доступ к административному разделу. Доступ к личным настройкам можно получить, кликнув по пиктограмме «Мои настройки» на панели инструментов компонента: текстовое меню административного раздела→пункт «Компоненты»→подпункт �Содержание «Сообщения». Соответствующим образом настроенный компонент отправляет копии сообщений на адрес электронной почты пользователя и может удалять полученные сообщения по истечении установленного срока. Настройки также позволяют заблокировать прием сообщений. Компонент «Ленты новостей» Новостные ленты очень удобны. Они позволяют следить за меняющейся информацией, например новостями. Компонент сбора новостей Joomla («Ленты новостей») является агрегатором новостей, конечно, не такой продвинутый как Google Reader, но все же довольно полезный. Компонент «Ленты новостей» позволяет выводить на сайте, управляемом Joomla, анонсы новостей, публикуемых на других сайтах. При помощи полей панели «Параметры публикации» нужно задать количество анонсов, выводимых агрегатором, а также временной промежуток между обновлениями кэша. Joomla будет кэшировать то количество материалов, которое вы определите в настройках. Компонент «Ленты новостей» предлагает три формата вывода: 1) «список всех категорий лент новостей»; 2) «список лент новостей в категории»; 3) «лента новостей». Создавая ленту, в параметрах отображения можно выбрать, будут ли выводиться изображения, содержащиеся в анонсах новостной ленты. Там же можно ограничить количество символов в выводимом тексте. Возможность ограничения очень полезна в случае, когда в новостной ленте содержатся длинные анонсы, а также в случае вывода ленты модулем «RSS-лента новостей». Менеджер перенаправлений Функция Менеджера перенаправлений – перенаправление браузера с адреса, по которому ничего не публикуется, на адрес какой-либо существующей страницы. Возможно, страница, на которую привела «битая» ссылка, когда-то существовала и стала частью индекса поисковой системы или ее адрес был зафиксирован на некотором сайте. Проблема несуществующих страниц обычно возникает после запуска новой версии сайта. В случае обращения посетителя по адресу несуществующей страницы Joomla выводит сообщение об ошибке «404 Not Found». Вместе с этим в реестре менеджера перенаправлений производится запись, содержащая сбойный адрес. Увидеть записи можно на странице компонента: текстовое меню административного раздела →пункт «Компоненты» →подпункт «Перенаправление». Для работы менеджера необходимо активировать плагин «Перенаправление»: �Содержание текстовое меню административного раздела → пункт «Расширения» → подпункт «Менеджер плагинов» → пиктограмма в строке «Перенаправление» в столбце «Состояние». При помощи интерфейса менеджера в имеющиеся записи можно добавлять адреса существующих страниц (адреса для перенаправления). В следующий раз при попытке открыть отсутствующую страницу компонент перенаправит браузер посетителя по адресу, заданному администратором. Записи перенаправления можно создавать и не дожидаясь попыток посетителей открыть несуществующие страницы. Это имеет смысл, если вы знаете, какие страницы исчезли или сменили адрес. Менеджер перенаправлений использует серверную систему интерпретации адресов. Выяснить, какой именно сервер используется, можно на странице информации о системе: текстовое меню административного раздела →пункт «Сайт» →подпункт «Системная информация» →строка «Веб-сервер». Если вы пользуетесь «Apache», то в корневой папке сайта найдите файл «htaccess.txt» и переименуйте его в «.htaccess». Для этого можно воспользоваться FTP-клиентом или командным процессором. Если вы пользуетесь «Internet Information Server», то переименуйте «web.config.txt» в «web.config» и перед активацией установите модуль «URL Rewrite Module» для IIS. Затем разрешите использование системы интерпретации адресов: текстовое меню административного раздела →пункт «Сайт» →подпункт «Общие настройки» →вкладка «Сайт» →набор полей «Настройки SEO» →поле «Перенаправление URL» →селективная кнопка «Да». Поиск С точки зрения посетителей, поиск по сайту – одна из самых востребованных функций. По умолчанию в Joomla применен полнотекстовый поиск. Это означает, что слова, вводимые в поисковую форму, система ищет прямо в базе данных. Многие поисковые системы предварительно создают индекс и производят поиск совпадений по нему. Результаты – записи индекса со ссылками на подходящие страницы сайта – выводятся в виде перечня. Преимущество поиска по индексу – бо ́льшая скорость. Преимущество полнотекстового метода – отсутствие необходимости своевременно обновлять индекс: если обновлений не производить, то в выдачи будет попадать не весь контент. Для того чтобы узнать, что ищут посетители сайта, построенного на основе Joomla, необходимо включить сбор статистики. Сделать это можно в настройках компонента поиска: текстовое меню административного раздела →пункт «Компоненты» →подпункт «Поиск» →пиктограмма «Настройки» на панели инструментов →вкладка «Компонент» →поле «Собирать статистику поиска» → селективная кнопка «Да». В результате все запросы будут регистрироваться, а перечень их будет выводиться на странице компонента. �Содержание Если в комплекте стороннего расширения есть поисковый плагин, то после установки первого последний встраивается в поисковую систему Joomla. Благодаря использованию плагинов поисковая система Joomla проста в пользовании, а набор ее функций легко расширяется. Умный поиск «Умный поиск» – новый поисковый компонент в составе исходной комплектации Joomla. В его основе – более гибкий и более быстрый алгоритм. Среди возможностей компонента – автоматическое дополнение поисковых запросов и использующая стемминг функция «Возможно, вы имели в виду...». «Умный поиск» использует два алгоритма стемминга. Один предназначен исключительно для английского языка. Другой, так называемый «Snowball», помимо английского, поддерживает: русский, датский, немецкий, испанский, финский, французский, венгерский, итальянский, норвежский, голландский, португальский, румынский, турецкий. Для работы «Snowball» необходимо специальное расширение интерпретатора PHP для стемминга. Гибкость и скорость «Умного поиска» не будут доступны без индексации контента. По умолчанию компонент «Умный поиск» выключен. Для его активации необходимо включить одноименный плагин, относящийся к группе «content», а также пять плагинов, относящихся к группе «finder». Для работы «Умного поиска» необходима индексация контента. Она производится автоматически во время сохранения статей, категорий, контактных данных, лент новостей и т. д. Первоначальную индексацию можно провести, кликнув по пиктограмме «Индексировать» на панели инструментов, на странице компонента: текстовое меню административного раздела → пункт «Компоненты» → подпункт «Умный поиск». После активации и индексации необходимо решить, как реализовать интерфейс «Умного поиска» на стороне посетителей: при помощи модуля, при помощи ссылки на страницу компонента или при помощи обоих. Отключение традиционного поискового компонента Для отключения традиционного поискового компонента необходимо: • отключить или удалить все модули типа «Поиск» (текстовое меню административного раздела → пункт «Расширения» → подпункт «Менеджер модулей» → выпадающий список «Выбор типа» → значение «Поиск»); • отключить или удалить все плагины типа «search» (текстовое меню административного раздела → пункт «Расширения» → подпункт «Менеджер плагинов» → выпадающий список «Выбор типа» → значение «search»); • удалить из меню ссылки, относящиеся к традиционному поисковому компоненту. Компонент «Ссылки» При помощи компонента «Ссылки» вы можете создать на своем сайте, управляемом �Содержание Joomla, каталог ссылок или раздел загрузок. Для этого в нем предусмотрена возможность создания вложенных категорий, а также возможность учета переходов по опубликованным ссылкам. При помощи интерфейса создания/редактирования пункта меню можно выбрать вариант макета страницы и определить прочие параметры вывода. Компонент предлагает три варианта макета страницы: «Список категорий ссылок», «Список ссылок в категории», «Создать ссылку». «Компоненты» → подпункт «Ссылки» → пиктограмма «Настройки» → вкладка «Права». Кроме вкладки «Права» в окне настроек есть еще пять. Каждая из них содержит поля для настройки. На странице менеджера модулей можно найти модуль «Ссылки» («Weblinks») для публикации ссылок из категории по выбору [2]. Выполнение работы: Задание 1. Установить и разместить на сайте хотя бы один из предложенных компонентов. Примеры компонентов 1. Компонент JComments JComments – компонент комментариев Joomla. Он предоставляет гибкую систему для разграничения прав доступа, широкие возможности пользовательских настроек. JComments работает на AJAX и обладает многими другими возможностями. Совместим с joomla content, K2, AcePolls, Phoca Download, VirtueMart и Community Builder. Основные возможности компонента JComments: • Компонент Jcomments позволяет настраивать и управлять комментариями для всей категории или для каждой конкретной страницы. • Возможность автоматической публикации комментариев для выбранной группы пользователей. • Настройка прав редактирования или определенных групп пользователей. • Настройка защиты от флуда (временный интервал между комментариями) и защита от спамботов с помощью капчи. • Уведомления на e-mail администраторам сайта о появлении новых комментариев и их быстрая модерация. • Возможность e-mail и RSS-подписки пользователей на уведомления о появлении новых комментариев. удаления своих комментариев для �Содержание • Возможность редактирования комментариев с лицевой части сайта. • Настройка постраничного отображения комментариев, разбиение на страницы и настройка отображения положения постраничной навигации. • Изменение порядка отображения комментариев комментарии вначале или в конце списка). (показывать • Поддержка графических отображения в списке. настройки • Поддержка и создание собственных BBCode, а также настройка прав доступа различным группам пользователей к этим тегам. • Поддержка горячих клавиш для отправки комментариев и вставки тегов BBCode. • Использование технологии AJAX, что позволяет добавлять и редактировать комментарии без перегрузки страницы. • Настройка и отображение правил добавления комментариев для различных групп пользователей. • Возможность включения поддержки RSS-лент комментариев для каждой страницы или общей RSS-ленты для всех комментариев. • Поддержка шаблонов оформления для настройки и изменения внешнего вида. • Включение и отключение полей: заголовок, e-mail и сайт в форме редактирования. • Фильтр автоматической замены нежелательных слов на указанный текст. • Многоязыковая поддержка (более 50 языков). • Возможность поиска по комментариям с помощью поискового плагина. смайлов и возможность последние порядка их Дополнительные функции компонента JComments: • Автоматическая замена повторяющихся переводов строк на один. • Настройка ограничения длины имени пользователя. • Возможность указывать запрещенные к использованию имена пользователей. • Возможность задать максимально допустимую длину комментария. • Выделение внешних ссылок в тексте комментариев. • Проверка на наличие дубликатов при добавлении комментариев. • Встроенная защита e-mail адресов в комментариях от спамботов. • Механизм борьбы с очень длинными ссылками и словами, позволяющий избежать разрыва дизайна. • Возможность автоматического вырезания вложенных цитат в комментариях. �Содержание • Автоматическое удаление из текста комментария запрещенных к использованию или неподдерживаемых тегов BBCode. Рис. 2. JComments отображение на сайте 2. Компонент PhocaGallery Пример установки и настройки компонента PhocaGallery: Установим компонент Phoca Gallery. У Phoca Gallery очень много функций. Кроме различных базовых функций галереи она поддерживает Google Maps (можно указать, где были сделаны фотографии – прямо на карте Google), Youtube, Facebook, Интернетмагазин VirtMart, также есть возможность загрузки фото по FTP. В меню административной панели выберем Расширения→Менеджер расширений. На вкладке Установка в поле Загрузить файл пакета кликнем Выберите файл, далее Открыть→Загрузить и установить и загружаем архив нужного компонента. После этого вы увидите две большие кнопки: Install и Upgrade. Для установки кликаем по кнопке Install и получаем сообщение о том, что компонент установлен. �Содержание Рис. 3. Информация об успешной установке компонента Далее установите русификатор данного компонента. Теперь галерея полностью готова к работе. Панель управления галереей. У галереи Phoca Gallery, как у любого другого комплексного расширения, есть своя панель управления (Control Panel). Рис. 4. Панель управления галереей �Содержание Для управления галерей используются следующие кнопки: • Images – управление загруженными изображениями; • Categories – управление категориями картинок; • Themes – темы (вы можете изменять темы оформления галереи, как темы сайта); • Category Rating – управление системой рейтинга категорий; • Image Rating – управление рейтингом изображений; • Category Comments – комментарии к категориям; • Image Comments – управление комментариями к картинкам; • Users – управление пользователями PhocaGallery; • Facebook – здесь можно настроить отображение Facebook-альбомов (если они размещены на странице в Facebook); • Tags – текстовые метки; • Multiple Add – позволяет добавить сразу несколько изображений. • Info – различная информация, в том числе выводятся подсказки по оптимизации параметров Phoca Gallery. Создание категорий Фотографии в обычной жизни мы помещаем в фотоальбомы. В PhocaGallery альбомы называются категориями. Как и с материалами, нужно сначала создать категории, а потом поместить в них фотографии. Вы можете создать любые категории на ваше усмотрение: Природа, Семья и т. д. Кликните на кнопке Categories на панели управления галереей. Вы увидите окно Менеджера управления категориями галереи (в данном случае можно провести аналогию с фотоальбомами, в которые вы будете добавлять свои изображения), оформленное в стиле Joomla. Для создания категории нажмите кнопку Создать. При создании галереи вы можете указать не только ее название (Title), но и родительскую категорию (Parent Category), что позволяет организовать древовидную структуру галереи. Кроме того, вы можете задать права доступа к категории. Access Rights – права доступа к категории (для просмотра). Вы можете выбрать вариант All Registered Users (все зарегистрированные пользователи), Nobody (никто), Super User (администратор, то есть вы) или же указать имена пользователей (можно выбирать несколько пользователей), которым разрешен доступ. Если ничего не выбрано, то доступ разрешен всем пользователям. Upload Rights – право загрузки изображений в категорию. Можно выбрать те же значения, что и в предыдущем случае. �Содержание Delete Rights – право на удаление изображений. Рис. 5. Создание категории Каждую категорию можно скрывать и публиковать на сайте, как и любой другой контент сайта. Для редактирования категории используется кнопка Edit. Загрузка фотографии в категорию Для загрузки фотографии в созданную категорию перейдите на вкладку Images. Для каждого изображения выводится заголовок, название файла, список функций, сведения о публикации изображения, категория, количество просмотров (хиты) и уникальный идентификатор. Список функций над изображением. Подведите указатель мыши к кнопкам, и вы увидите подсказку, описывающую функцию: • Rotate Left – повернуть изображение влево. • Rotate Right – повернуть изображение вправо. • Recreate Thumbnails – удалить и создать заново миниатюру. • Reload Site – перезагрузить сайт. �Содержание Для загрузки одной картинки кликните по кнопке Создать, если же вам нужно загрузить несколько картинок, то кликните по кнопке Multiple Add. Сначала нужно ввести название картинки (при добавлении одной картинки), потом – выбрать категорию (Category), в которую нужно ее добавить, а потом уже кликать по кнопке Выбрать файл, вызывающей форму загрузки файла. Рис. 6. Загрузка изображения Поля Latitude и Longitude позволяют установить географические координаты места, где была сделана фотография. Координаты можно узнать, нажав кнопку Set Coordinates. Сохраняем созданный пункт. Рис. 7. Добавление одной картинки, �Содержание Галерея позволяет связать загружаемое изображение с видеороликом, загруженным на Youtube. Для этого сначала загрузите видео на Youtube, а затем укажите его код в поле Video Code (Youtube). После щелчка на кнопке Select Filename появится форма загрузки картинки. Для выбора файла кликните на кнопке Select File, затем – на кнопке Start Upload для его загрузки на сайт. Для загрузки картинок проще всего использовать FTP-клиент. Для этого нужно загрузить картинки в каталог /images/phocagallery, а потом, используя кнопку Создать, добавить картинки в соответствующие категории, при этом не ограничен размер файла (при загрузке картинки через браузер, общий размер загружаемых картинок не должен превышать 3 Мб). После загрузки изображения галерея автоматически создаст его миниатюру (пиктограмму). Для загрузки нескольких фотографий нажмите кнопку Multiple Add. Нажмите кнопку Add Images и добавьте с ее помощью несколько изображений. Для работы этой функции важно, чтобы Flash-модуль вашего браузера был включен! Для начала загрузки нужно нажать кнопку Start Upload. Рис. 8. Мультизагрузка После того как фотографии будут загружены, их нужно выбрать, ввести заголовок, выбрать категорию и нажать кнопку Сохранить и закрыть. Далее вы увидите процесс создания миниатюр, а затем и сами загруженные фотографии. Создание ссылки в меню Мы создали категории и добавили некоторые изображения. Теперь создадим ссылку в меню, вызывающую галерею. В административном разделе откройте редактор пунктов меню и кликните по кнопке Создать. При выборе пункта меню выберите вариант List of Categories (для просмотра списка альбомов) или List of Images (для просмотра сразу изображений). �Содержание Рис. 9. Выбор типа элемента меню Далее введите название пункта меню (например Photos) и при необходимости установите остальные параметры, после чего кликните по кнопке Сохранить и Закрыть. Теперь перейдите на сайт и кликните по новому пункту меню, вы увидите список всех непустых категорий изображений. Откройте галерею для просмотра всех ее фотографий. Для просмотра конкретной фотографии кликните по ней. Рис. 10. Просмотр категории фото �Содержание Рис. 11. Просмотр фотографии 3. Компонент Allvideoshare_2.3.0 Компонент AllVideoShare – бесплатный видеоплеер и видеогалерея для Joomla 3.x. Поддерживает большое количество форматов (FLV, MP4, 3G2, 3GP, AAC, F4B, F4P, f4v, M4A, M4V, MOV (H.264), SDP, VP6), а также имеется поддержка функции HD. • Возможности: • Обработка различных медиаформатов: FLV, MP4, 3G2, 3GP, AAC, F4B, F4P, f4v, M4A, M4V, MOV (H.264), SDP, VP6. • Цвет оформления по своему усмотрению. • Гибкие возможности добавления видео или просто предоставление Видео URLссылки (или) с использованием метода ЗАГРУЗИТЬ. • Youtube API для воспроизведения видео Youtube. • Классификация видео. • Загрузка видео пользователем. • Player Plugin для вставки в материалы статей. �Содержание • Facebook комментарии. • Настраиваемый пользователем стиль оформления прямо на сайте. • Многоязычный и SEF совместимый. Добавление компонента All Video Share в качестве пункта меню Если добавить компонент в качестве пункта меню, то появятся следующие возможности при открытии данного пункта: • Откроется отдельная страница с миниатюрными изображениями ваших видео (Видео Layout). • Откроется отдельная страница с миниатюрными изображениями ваших категорий для видео(Категории Layout). • А также можно сделать, чтобы открывалась страница, на которой будут указаны пользователи, загрузившие видео. После нажатия на ссылку пользователя откроются его видео (Пользователь Layout). По окончании выполнения задания вышлите на проверку скриншот установленного компонента по выбору. �Содержание Контрольные вопросы к главе 11 1. Какие стандартные компоненты исходной комплектации существуют в Joomla 2.5? 2. Для чего предназначен компонент «Баннеры»? 3. На основе какого стандартного компонента Joomla построена система обмена сообщениями между пользователями, имеющими доступ к административному разделу? 4. Какие варианты макета страницы существуют в компоненте «Ссылки»? 5. Для чего предназначен компонент «Менеджер перенаправлений»? 6. Назовите предназначение и особенности компонента Phoca Gallery. 7. Какие существуют преимущества использования компонента JCE? 8. Приведите примеры компонентов в Joomla. �Содержание Список использованной литературы 1. Гончаров, А. Самоучитель HTML [Текст] / А. Гончаров. – Санкт-Петербург : Питер, 2002. – 240 с. 2. Граф, Х. Руководство для начинающего пользователя Joomla! 2.5 [Текст] / Х. Граф ; пер. А. Баскинов. – Сocoate, 2012. – 278 с. 3. Гультяев, А. К. Виртуальные машины: несколько компьютеров в одном [Текст] / А. Гультяев. – Санкт-Петербург : Питер, 2006. – 224 с. 4. Куроуз, Дж. Ф. Компьютерные сети: многоуровневая архитектура Интернета [Текст] / Дж. Ф. Кроуз, К. В. Росс ; [пер. с англ. А. Кузнецова, А. Леонтьева]. – 2-е изд. – Москва ; Санкт-Петербург : Питер Принт, 2004. – 764 с. 5. Максимов, Н. В. Компьютерные сети [Текст] : учебное пособие для студентов учреждений среднего профессионального образования / Н. В. Максимов, И. И. Попов. – 3-е изд., испр. и доп. – Москва : ФОРУМ, 2008. – 448 с. 6. Матросов, А. В. HTML 4.0. [Текст] / А. В. Матросов, А. О. Сергеев, М. П. Чаунин. – Санкт-Петербург : БХВ-Петербург, 2003. – 672 с. 7. Мержевич, В. В. HTML и CSS на примерах [Текст] / В. В. Мержевич. – СанктПетербург : БХВ-Петербург, 2005. – 448 с. 8. Олифер, В. Г. Компьютерные сети: принципы, технологии, протоколы [Текст] : учебное пособие для студентов вузов / В. Г. Олифер, Н. А. Олифер. – 3-е изд. – СанктПетербург : Питер, 2008. – 957 с. : ил. – (Учебник для вузов). 9. Олифер, В. Г. Компьютерные сети: принципы, технологии, протоколы [Текст] : учебное пособие для студентов вузов / В. Г. Олифер, Н. А. Олифер. – 4-е изд. – СанктПетербург : Питер, 2010. – 944 с. 10. Петюшкин, А. В. HTML: экспресс-курс [Текст] / А. В. Петюшкин. – СанктПетербург : БХВ-Петербург, 2003. – 256 с. 11. Таненбаум, Э. С. Компьютерные сети [Текст] / Э. С. Таненбаум ; [пер. с англ. В. Шрага]. – 4-е изд. – Санкт-Петербург : Питер, 2005. – 992 с. – (Классика computer science). 12. Шнайер, Б. Секреты и ложь: безопасность данных в цифровом мире [Текст] / Б. Шнайер ; [пер. с англ. Н. Дубнова]. – Санкт-Петербург : Питер, 2003. – 368 с. 13. 4G [Электронный ресурс] // Википедия: свободная энциклопедия : [сайт]. – Электрон. дан. – Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/4G, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 03.06.2019). 14. BGP [Электронный ресурс] // Xgu.ru : [сайт]. – Электрон. дан. – Режим доступа: http://xgu.ru/wiki/BGP, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 12.03.2015). 15. Border Gateway Protocol [Электронный ресурс] // Википедия: свободная энциклопедия : [сайт]. – Электрон. дан. – Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/ Border_Gateway_Protocol, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 03.06.2019). �Содержание 16. Carrier Sense Multiple Access [Электронный ресурс] // Википедия: свободная энциклопедия : [сайт]. – Электрон. дан. – Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/ Carrier_Sense_Multiple_Access, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 03.06.2019). 17. CMS [Электронный ресурс] // Joomla.ru : [сайт]. – Электрон. дан. – Режим доступа: http://joomla.ru/, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 13.12.2013). 18. CMS! по-русски [Электронный ресурс] // Joomla.ru : [сайт]. – Электрон. дан. – Режим доступа: http://joomlaportal.ru/content/view/174/68/, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 25.01.2015). 19. CSMA/CD [Электронный ресурс] // Википедия: свободная энциклопедия : [сайт]. – Электрон. дан. – Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/CSMA/CD, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 03.06.2019). 20. Css [Электронный ресурс] // Webnames.ru : [сайт]. – Электрон. дан. – Режим доступа: http://know-html.ru/csssound.php, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 03.06.2019). 21. Css online [Электронный ресурс] : учебник. – Электрон. дан. – Режим доступа: http://cssonline.net.ru, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 15.12.2014) 22. FileZilla [Электронный ресурс] // Википедия: свободная энциклопедия : [сайт]. – Электрон. дан. – Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/FileZilla, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 23.07.2018). 23. FTP [Электронный ресурс] // Википедия: свободная энциклопедия : [сайт]. – Электрон. дан. – Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/FTP, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 03.06.2019). 24. HDLC [Электронный ресурс] // Масич Григорий Федорович : [персональный сайт]. – Электрон. дан. – Режим доступа: http://www.icmm.ru/~masich/win/lexion/hdlc/ hdlc.html, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 03.06.2019). 25. HDLC [Электронный ресурс] // Википедия: свободная энциклопедия : [сайт]. – Электрон. дан. – Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/HDLC, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 03.06.2019). 26. IPv4 [Электронный ресурс] // Википедия: свободная энциклопедия : [сайт]. – Электрон. дан. – Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/IPv4, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 03.06.2019). 27. Joomla! [Электронный ресурс] // Joomla.ru : [сайт]. – Электрон. дан. – Режим доступа: http://joomla.ru/docs/administrator/joomla3-start/1742-chto-takoe-joomla, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 03.06.2019). 28. Joomla [Электронный ресурс] // Википедия: свободная энциклопедия : [сайт]. – Электрон. дан. – Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/Joomla, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 03.06.2019). 29. Joomla SEO Tips and Tricks [Электронный ресурс] // The San Diego SEO Company : [сайт]. – Электрон. дан. – Режим доступа: http://seo-joomla.net/digests/59-generaciyastranic-upravlyaemaya-joomla.html, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 03.06.2019). �Содержание 30. LTE [Электронный ресурс] // Википедия: свободная энциклопедия : [сайт]. – Электрон. дан. – 2019. – Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/LTE, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 03.06.2019). 31. LTE: взгляд изнутри [Электронный ресурс] // Хабр : [сайт]. – Электрон. дан. – Режим доступа: http://habrahabr.ru/post/136317/, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 03.06.2019). 32. LTE – что это такое? Расшифровка, определение, перевод [Электронный ресурс] // Что-Это-Такое.ru : сайт новых и хорошо забытых слов. – Электрон. дан. – Режим доступа: http://chto-eto-takoe.ru/lte, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 03.06.2019). 33. MAC-адрес [Электронный ресурс] // Википедия: свободная энциклопедия : [сайт]. – Электрон. дан. – Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/MAC-адрес, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 03.06.2019). 34. PPP – пример настройки и описание [Электронный ресурс] // Ciscotips.ru : [сайт]. – Электрон. дан. – Режим доступа: http://ciscotips.ru/ppp, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 03.06.2019). 35. PPP (сетевой протокол) [Электронный ресурс] // Википедия: свободная энциклопедия : [сайт]. – Электрон. дан. – Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/ PPP_(сетевой_протокол)#PPP_.D0.BA.D0.B0.D0.B4.D1.80, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 03.06.2019). 36. SMTP [Электронный ресурс] // Википедия: свободная энциклопедия : [сайт]. – Электрон. дан. – Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/SMTP, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 03.06.2019). 37. SSL [Электронный ресурс] // Википедия: свободная энциклопедия : [сайт]. – Электрон. дан. – Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/SSL, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 03.06.2019). 38. VirtualBox [Электронный ресурс] // Интек-НН: компьютерное оборудование и технологии. – Электрон. дан. – Режим доступа: http://inteknn.ru/reviews/?prod_id=19008, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 03.06.2019). 39. VPN [Электронный ресурс] // Википедия: свободная энциклопедия : [сайт]. – Электрон. дан. – Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/VPN, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 03.06.2019). 40. Администрирование сетей Microsoft Windows XP Professional. Удаленный доступ и VPN [Электронный ресурс] : лекция 14 // Интуит: национальный открытый университет : [сайт]. – Электрон. дан. – Режим доступа: https://www.intuit.ru/studies/ courses/13/13/info, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 03.06.2019). 41. Аналитика ИКТ и Digital Media. Рейтинг LTE-покрытия операторов мобильной связи России по итогам 2014 года [Электронный ресурс] // JSON TV : [сайт]. – Электрон. дан. – Режим доступа: http://json.tv/ict_telecom_analytics_view/reyting-ltepokrytiya-operatorov-mobilnoy-svyazi-rossii-po-itogam-2014-goda-20150127055011, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 15.05.2015). �Содержание 42. Блог веб-мастера [Электронный ресурс]. – Электрон. дан. – Режим доступа: http://sirega.ru/sozdanie-kategoriy-v-joomla-25.html, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 25.10.2014). 43. В помощь веб-мастеру. HTML.RU [Электронный ресурс] : [сайт]. – Электрон. дан. – Режим доступа: http://www-html.ru/div.html, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 03.02.2015). 44. Вардо, А. Значение Интернета в жизни людей [Электронный ресурс] / А. Вардо // Проза.ru : [сайт]. – Электрон. дан. – Режим доступа: http:// www.proza.ru/2010/04/09/1451, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 03.06.2019). 45. Внешние таблицы стилей [Электронный ресурс] // Xiper.net : [сайт]. – Электрон. дан. – Режим доступа: http://www.xiper.net/learn/css/css-including/external-stylesheet.html, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 13.03.2019). 46. Всемирная паутина [Электронный ресурс] // Википедия: свободная энциклопедия : [сайт]. – Электрон. дан. – Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/ Всемирная_паутина, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 03.06.2019). 47. Геостационарный спутник [Электронный ресурс] // Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы : [сайт]. – Электрон. дан. – Режим доступа: http:// iptcp.net/geostatsionarnyi-sputnik.html, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 03.06.2019). 48. Денвер – локальный сервер [Электронный ресурс] : [сайт]. – Электрон. дан. – Режим доступа: http://www.denwer.ru/, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 03.06.2019). 49. Денвер (программа) [Электронный ресурс] // Википедия: свободная энциклопедия : [сайт]. – Электрон. дан. – Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/ Денвер_%28программа%29, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 03.06.2019). 50. Диспетчер задач Windows [Электронный ресурс] // Википедия: свободная энциклопедия : [сайт]. – Электрон. дан. – Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/ Диспетчер_задач_Windows, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 03.06.2019). 51. Диспетчер задач: основное назначение и функции [Электронный ресурс] // Kaspersky. – Электрон. дан. – Режим доступа: http://support.kaspersky.ru/1344, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 05.07.2014). 52. Какими будут 5G сети? [Электронный ресурс] // 24Gadget.ru: новейшие технологии : [сайт]. – Электрон. дан. – Режим доступа: http://24gadget.ru/1161060817kakimi-budut-5g-seti-3-foto.html, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 03.06.2019). 53. Как самому создать свой сайт [Электронный ресурс] // KtoNaNovenkogo.ru : [сайт]. – Электрон. дан. – Режим доступа: http://ktonanovenkogo.ru/uroki-joomla, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 03.06.2019). �Содержание 54. Коммуникационное оборудование вычислительных сетей [Электронный ресурс] // Обучение в Интернет : [сайт]. – Электрон. дан. – Режим доступа: http:// www.lessons-tva.info/edu/telecom-loc/m1t6_2loc.html, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 03.06.2019). 55. Коммуникационное оборудование. Топология сети. Компьютерная сеть. [Электронный ресурс] // IT технологии : [сайт]. – Электрон. дан. – Режим доступа: http://more-it.ru/view_post.php?id=49, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 03.06.2019). 56. Компьютерные сети. Обучение сетевым технологиям [Электронный ресурс]. – Электрон. дан. – Режим доступа: http://mm.lti-gti.ru/informatics/net1/1.htm, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 03.06.2019). 57. Кошелев, А. Защита сетей и firewall [Электронный ресурс] / А. Кошелев // КомпьютерПресс : [сайт]. – Электрон. дан. – Режим доступа: http://www.compress.ru/ article.aspx?id=11177, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 03.06.2019). 58. Лучший учебник html. Основы html [Электронный ресурс] // Zvirec.com : [сайт]. – Электрон. дан. – Режим доступа: http://zvirec.com/html_sod.php, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 03.06.2019) 59. Менеджер модулей в Joomla 2.5 [Электронный ресурс] // Spinch.net.ua: обзор популярных расширений Joomla : [сайт]. – Электрон. дан. – Режим доступа: http:// spinch.net.ua/obzor/menedzher-moduley-v-joomla-2-5, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 04.06.2019). 60. Многоуровневая архитектура Интернета [Электронный ресурс] : локальные сети // Компьютерные сети : [сайт]. – Электрон. дан. – Режим доступа: http:// www.conlex.kz/lokalnye-seti/#more-456, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 22.09.2016). 61. Образовательная галактика Intel: эмулятор сети – Netemul [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://edugalaxy.intel.ru/index.php? s=935def050cf3a07626fbf56ae541a486&automodule=blog&blogid=10907&showentry=1935, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 13.09.2014). 62. Общие настройки сайта на Joomla! [Электронный ресурс] // Айтишник Ру : [сайт]. – Электрон. дан. – Режим доступа: http://www.aitishnik.ru/obschie-nastroyki-saytana-joomla/server.html, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 03.06.2019). 63. Общие принципы построения сетей [Электронный ресурс] // Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы : [сайт]. – Электрон. дан. – Режим доступа: http://iptcp.net/obshchie-printsipy-postroeniya-setei.html, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 03.06.2019). 64. Операционная система [Электронный ресурс] // Википедия: свободная энциклопедия : [сайт]. – Электрон. дан. – Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/ Операционная_система, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 03.06.2019). �Содержание 65. Оплачкин, Г. Менеджер шаблонов Joomla 2.5 [Электронный ресурс] / Г. Оплачкин // Web-студия сайта ОГМ : [сайт]. – Электрон. дан. –Режим доступа: http:// www.sitedelkin.ru/index.php/menedzher-shablonov-joomla-2-5, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 03.06.2019). 66. Описание встроенных плагинов Joomla 2.5 [Электронный ресурс] // Мастер : [сайт]. – Электрон. дан. – Режим доступа: http://bazila.net/saytostroenie/opisanievstroennykh-plaginov-joomla-2-5.html, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 03.06.2019). 67. Описание протокола SMTP [Электронный ресурс] // CodeNet : Все для программиста! : [сайт]. – Электрон. дан. – Режим доступа: http://www.codenet.ru/ webmast/smtp.php, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 14.08.2018). 68. Основные утилиты для работы с сетью [Электронный ресурс]. – Электрон. дан. – Режим доступа: http://windata.ru/windows-world/utility/utility-windows-dlyadiagnostiki-i-nastrojki-seti/, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 03.06.2019). 69. Основы компьютерных сетей [Электронный ресурс] : учебное пособие. – Электрон. дан. – Режим доступа: https://www.google.ru/url? sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&ved=0CB4QFjAA&url=http%3A%2F% 2Fdownload.microsoft.com%2Fdocuments%2Frus%2Feducation%2Fpdf% 2Fnetworks_book.pdf&ei=Nn8iVIr1OKWGywOq64HQDQ&usg=AFQjCNGmChkrW2lD45 y54rHbZIIvl9Te6Q&sig2=Ag--Mvchx4Wuaw2J2nDArQ&bvm=bv.76180860,d.bGQ&cad=rjt, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 03.06.2019). 70. Основы маршрутизации: глава 2 [Электронный ресурс] / CIT forum : [сайт]. – Электрон. дан. – Режим доступа: http://citforum.ru/nets/ito/2.shtml#2.3, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 21.10.2013). 71. Основы сетей передачи данных [Электронный ресурс] // Интернет-университет информационных технологий : [сайт]. – Электрон. дан. – Режим доступа: http://mm.ltigti.ru/informatics/net1/1.htm, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 03.06.2019). 72. Основы сетей передачи данных [Электронный ресурс] : эволюция вычислительных сетей: лекция № 1 / Интернет-Университет Информационных Технологий : [сайт]. – Электрон. дан. – Режим доступа: http://mm.lti-gti.ru/informatics/ net1/1.htm, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 03.06.2019). 73. Открытая платформа виртуализации VirtualBox [Электронный ресурс] // iXBT.com : [сайт]. – Электрон. дан. – Режим доступа: http://www.ixbt.com/cm/ virtualization-virtualbox.shtml, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 03.06.2019). 74. Периферийные устройства. Стандартные порты ввода-вывода: технология Bluetooth [Электронный ресурс] // Bourabai.ru : [сайт]. – Электрон. дан. – Режим доступа: http://bourabai.ru/einf/bluetooth.htm, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 03.06.2019). 75. Поддержка Windows [Электронный ресурс] // Microsoft : [сайт]. – Электрон. дан. – Режим доступа: http://support.microsoft.com/kb/308427/ru#top, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 03.06.2019). �Содержание 76. Подробный справочник CSS и HTML [Электронный ресурс] // Slyweb : [сайт]. – Электрон. дан. – Режим доступа: http://slyweb.ru/cssmanual/speak.php, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 04.06.2019). 77. Построение сети [Электронный ресурс] // Руководство NetEmul. – Электрон. дан. – Режим доступа: http://netemul.sourceforge.net/help/ru/build.html, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 04.06.2019). 78. Протокол межсетевого взаимодействия IP [Электронный ресурс] // CIT forum : [сайт]. – Электрон. дан. – Режим доступа: http://citforum.ru/nets/ip/glava_4.shtml, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 25.12.2013). 79. Работа с серверами http и ftp: лабораторная работа 7.2 [Электронный ресурс] // Курс «Основы сетевых технологий» : [сайт]. – Электрон. дан. – Режим доступа: http:// znetwork.narod.ru/Modul_07/lab_7.2.htm, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 03.06.2019). 80. Работа с сетью в командной строке Windows [Электронный ресурс]. – Электрон. дан. – Режим доступа: http://ab57.ru/netcmd.html, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 04.06.2019). 81. Различия между Интернет и Всемирной Паутиной [Электронный ресурс] // Толковый словарь компьютерных и сетевых терминов : [сайт]. – Электрон. дан. – Режим доступа: http://termin.narod.ru/w/Web_vs_Internet.htm, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 03.06.2019). 82. Разновидности CSS верстки (табличная, блочная), где и как применять [Электронный ресурс] // Takprostotak.ru – создать сайт просто! : [сайт]. – Электрон. дан. – Режим доступа: http://takprostotak.ru/vebrazrabotchiku/osnovy-css/raznovidnosti-cssverstki-tablichnaya-blochnaya-gde-i-kak-primenyat.html, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 09.09.2017). 83. Ресурс для начинающих веб-разработчиков [Электронный ресурс]. – Электрон. дан. – Режим доступа: https://tproger.ru/tag/web/, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 25.05.2015). 84. Руководство пользователя Joomla 2.5 [Электронный ресурс] // Joomla.ru : [сайт]. – Электрон. дан. – Режим доступа: https://cocoate.com/sites/cocoate.com/files/ private/j25ru.pdf, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 18.04.2017). 85. Сведения об этапах развития компьютерных сетей и перспективах их дальнейшего развития [Электронный ресурс]. – Электрон. дан. – Режим доступа: http://kafvt.narod.ru/WAN/Svedeniy1.htm, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 16.03.2014). 86. Связь одного источника и нескольких приемников [Электронный ресурс] // Компьютерные сети. – Электрон. дан. – Режим доступа: http://iptcp.net/svyaz-odnogoistochnika-i-neskolkikh-priemnikov.html, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 05.02.2015). �Содержание 87. Сетевая информационная безопасность. Технологии и стандарты сетевой защиты информации [Электронный ресурс] // ООО «С-Терра СиЭсПи» : [сайт] – Электрон. дан. – Режим доступа: http://www.s-terra.com/solutions/standards/, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 15.06.2014). 88. Сети передачи данных. Пропускная способность сети связи. Методы решения задачи статической маршрутизации: лекция 11 [Электронный ресурс] // Студопедия.Орг : [сайт]. – Электрон. дан. – Режим доступа: http://studopedia.org/10105559.html, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 03.06.2019). 89. Скорость 5-G сети разогнали до 1 ТБ/сек [Электронный ресурс] // IT News. – Электрон. дан. – Режим доступа: http://www.it-news.club/skorost-5g-seti-razognali-do-1-tbsek/, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 01.04.2015). 90. Создание материалов Joomla и вывод на сайт [Электронный ресурс] // FairHeart.ru : [сайт]. – Электрон. дан. – Режим доступа: http://fairheart.ru/joomla/osnovyjoomla/material-v-joomla-2-5-dobavlenie-i-publikaciya-na-sajte-kategorii-mediamenedzher.html, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 03.06.2019). 91. Составные части мета-тега [Электронный ресурс] // Веб-студия Ph4 – Каталог интернета пользователю, веб-мастеру и дизайнеру v. 4.3 : [сайт]. – Электрон. дан. – Режим доступа: http://www.ph4.ru/spravka_meta.ph4, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 01.05.2019). 92. Средства и технология защиты вычислительных сетей [Электронный ресурс] // Новый систематизированный толковый словарь. – Электрон. дан. – Режим доступа: http://www.gpntb.ru/win/book/5/Doc12.HTML, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 03.06.2019). 93. Структуризация как средство построения больших сетей [Электронный ресурс] // Учебно-методический центр кафедры информационных технологий / Ивановский государственный химико-технологический университет, Кафедра информационных технологий : [сайт]. – Электрон. дан. – Режим доступа: http:// dit.isuct.ru/ivt/sitanov/Literatura/KompSeti/Pages/Glava6_4.htm, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 03.06.2019). 94. Технология защиты сетевых компьютеров. Брандмауэр [Электронный ресурс] : лабораторная работа // Компьютерные сети : учебно-методический комплекс : [сайт]. – Электрон. дан. – Режим доступа: http://olegkrutan.narod.ru/files/umk/lab42.htm, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 03.06.2019). 95. Уроки CSS [Электронный ресурс] // Site-do.ru : [сайт]. – Электрон. дан. – Режим доступа: http://www.site-do.ru/css/css14.php, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 03.06.2019). 96. Уроки Joomla [Электронный ресурс] // Transweber.ru : [сайт]. – Электрон. дан. – Режим доступа: http://www.transweber.ru/uroki/48--joomla, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 14.02.2013). 97. Уроки по Joomla для новичков, или Продолжаем бесплатный курс по изучению CMS Joomla [Электронный ресурс] // Ab-w.net : [сайт]. – Электрон. дан. – Режим доступа: http://ab-w.net/Joomla/uroki-joomla-lessons-besplatno.php, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 14.04.2016). �Содержание 98. Установка Joomla 2.5 на Денвер [Электронный ресурс] // Service Joomla : [сайт]. – Электрон. дан. – Режим доступа: http://service-joomla.ru/kak-sozdat-svoy-sayt/item/52ustanovka-joomla-na-denwer.html, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 03.06.2019). 99. Установка и настройка ОС семейства Windows в среде ВМ: лабораторная работа 1.1 [Электронный ресурс] // Курс «Основы сетевых технологий» : [сайт]. – Электрон. дан. – Режим доступа: http://znetwork.narod.ru/Modul_01/lab_1.1.htm, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 03.06.2019). 100. Учебник HTML для начинающих [Электронный ресурс] // Самоучитель Web Design : [сайт]. – Электрон. дан. – Режим доступа: http://htmlbook.ucoz.ru/index/ lesson_1/0-11, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 03.06.2019). 101. Фон в css (Background) [Электронный ресурс] // WebMasterMix.RU : проект для веб-мастеров и тех, кто хочет ими стать! : [сайт]. – Электрон. дан. – Режим доступа: http://webmastermix.ru/lessons-css/18-background-in-css.html, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 04.06.2019). 102. Форум начинающих веб-мастеров [Электронный ресурс]. Электрон. дан. – Режим доступа: http://interbizmag.ru/forum/index.php?showtopic=43, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 14.02.2013). 103. Четвертое поколение сотовой связи – новое качество мобильного Интернета [Электронный ресурс] // NetHistory.RU : [сайт]. – Электрон. дан. – Режим доступа: http://nethistory.ru/?p=2404, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 18.02.2015). 104. Что такое 1G 2G 3G 4G? [Электронный ресурс] // Р2С : [сайт]. – Электрон. дан. – Режим доступа: http://www.r2c-pro.ru/info/chto_takoe_1g_2g_3g_4g/, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 03.06.2019). 105. Что такое FTP сервер? [Электронный ресурс] // Speed-Tester.Info [сайт]. – Электрон. дан. – Режим доступа: http://speed-tester.info/ info_14_chto_takoe_ftp_server_server_ftp_ftp_server.html, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 03.06.2019). 106. Что такое контент [Электронный ресурс] // Любознайка : [сайт]. – Электрон. дан. – Режим доступа: http://luboznaiki.ru/opredelenie/kontent.html, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 03.06.2019). 107. Что такое «поколение» сетей сотовой связи [Электронный ресурс] // 1234G.ru! : портал о современных технологиях мобильной и беспроводной связи. – Электрон. дан. – Режим доступа: http://1234g.ru/1g/chto-takoe-pokolenie-setej-sotovoj-svyazi, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 04.06.2019). 108. Шоберг, А. CSMA/CD: метод доступа [Электронный ресурс] / А. Шоберг // Anatoly G. Shoberg’s Pages for students : [сайт]. – Электрон. дан. – Режим доступа: http://network-evm.narod.ru/lections/datalink_layer/CSMA-CD/CSMS-CD.htm, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 03.06.2019). 109. Электронная почта (e-mail) [Электронный ресурс] // Студопедия.Нет : [сайт]. – Студопедия.Орг : [сайт]. – Электрон. дан. – Режим доступа: http:// studopedia.net/10_81757_elektronnaya-pochta-e-mail.html, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 26.07.2014). �Содержание Об авторах Москаленко Елена Валерьевна Ракитин Роман Юрьевич �Содержание Москаленко Елена Валерьевна Старший преподаватель, ведущий программист кафедры теоретических основ информатики АлтГПУ. Выпускница АлтГПА 2013 г. по специальности "Информатика с дополнительной специальностью "Математика". В 2015 году окончила с отличием магистратуру АлтГПУ по направлению подготовки: "Педагогическое образование: Информационные технологии в физико-математическом образовании". В настоящее время обучается на 4 курсе в аспирантуре АлтГПУ по направлению подготовки: "44.06.01. Образование и педагогические науки", профиль подготовки: "13.00.08. Теория и методика профессионального образования". В вузе работает с 2012 года." �Содержание Ракитин Роман Юрьевич Доцент кафедры теоретических основ информатики. В 2003 закончил магистратуру АлтГПУ. В 2006 защитил диссертацию в АлтГТУ. Областью профессиональных интересов является – система профессионального образования, информационные коммуникационные технологии в образовании, дистанционные образовательные технологии. Является автором 5 учебно-методических работ и более 100 высокорейтинговых публикаций. � Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Ракитин, Роман Юрьевич Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Компьютерные сети Subject The topic of the resource 1. Вычислительная техника. 2. Программирование ЭВМ. Компьютерные программы. Программотехника. 3. компьютерные сети. 4. разработка веб-сайтов. 5. веб-сайты. Description An account of the resource Компьютерные сети [Электронный ресурс] : учебное пособие / Р. Ю. Ракитин, Е. В. Москаленко ; Алтайский государственный педагогический университет. — Барнаул : АлтГПУ, 2019. — 340 с. Учебное пособие содержит теоретический материал по основам организации, принципам построения и функционирования современных компьютерных сетей, а также практические руководства по разработке web-сайтов и моделированию компьютерных сетей. Учебное пособие предназначено для студентов и преподавателей высших и среднеспециальных учебных заведений при изучении темы «Компьютерные сети». Рекомендовано к изданию редакционно-издательским советом АлтГПУ 30.05.2019 г. Creator An entity primarily responsible for making the resource <strong><a href="http://library.uni-altai.ru/ecat/zgate?ACTION=follow&amp;SESSION_ID=39097&amp;TERM=%D0%A0%D0%B0%D0%BA%D0%B8%D1%82%D0%B8%D0%BD,%20%D0%A0%D0%BE%D0%BC%D0%B0%D0%BD%20%D0%AE%D1%80%D1%8C%D0%B5%D0%B2%D0%B8%D1%87%5B1,1004,4,6%5D&amp;LANG=rus">Ракитин, Роман Юрьевич</a></strong> Source A related resource from which the described resource is derived Алтайский государственный педагогический университет, 2019 Publisher An entity responsible for making the resource available Алтайский государственный педагогический университет Date A point or period of time associated with an event in the lifecycle of the resource 09.09.2019 Contributor An entity responsible for making contributions to the resource Москаленко Елена Валерьевна Rights Information about rights held in and over the resource ©Алтайский государственный педагогический университет, 2019 Format The file format, physical medium, or dimensions of the resource pdf, exe Language A language of the resource русский Type The nature or genre of the resource Учебное пособие Identifier An unambiguous reference to the resource within a given context &lt;URL:<a href="http://library.altspu.ru/dc/pdf/moskalenko.pdf" target="_blank">http://library.altspu.ru/dc/pdf/moskalenko.pdf</a>&gt;<br />&lt;URL:<a href="http://library.altspu.ru/dc/exe/moskalenko.exe" target="_blank">http://library.altspu.ru/dc/exe/moskalenko.exe</a>&gt; веб-сайты Вычислительная техника компьютерные сети Программирование ЭВМ. Компьютерные программы. Программотехника разработка веб-сайтов