1. Компьютерная сеть. Классификация компьютерных сетей. Одноранговая сеть. Сеть с выделенным сервером.

Компьютерная сеть - это сложный комплекс взаимосвязанных и согласованно функционирующих программных и аппаратных компонентов. Изучение сети в целом предполагает знание принципов работы отдельных ее элементов, таких как:

компьютеры; коммуникационное оборудование; операционные системы; сетевые приложения.Весь комплекс программно-аппаратных средств сети может быть описан многослойной

моделью. В основе любой сети лежит аппаратный слой стандартизированных компьютерных платформ. В настоящее время в сетях успешно применяются компьютеры различных классов - от персональных компьютеров до мэйнфреймов и супер-ЭВМ. Набор компьютеров в сети должен соответствовать набору решаемых сетью задач.

Второй слой - это коммуникационное оборудование. Хотя компьютеры и являются центральными элементами обработки данных в сетях, в последнее время не менее важную роль стали играть коммуникационные устройства. Кабельные системы, повторители, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы и модульные концентраторы из вспомогательных компонентов сети превратились в основные наряду с компьютерами и системным программным обеспечением, как по влиянию на характеристики сети, так и по стоимости. Сегодня коммуникационное устройство может представлять собой сложный специализированный мультипроцессор, который нужно конфигурировать, оптимизировать и администрировать

Третьим слоем, образующим программную платформу сети, являются операционные системы (ОС). От того, какие концепции управления локальными и распределенными ресурсами положены в основу сетевой ОС, зависит эффективность работы всей сети. При проектировании сети важно учитывать, насколько легко данная операционная система может взаимодействовать с другими ОС сети, какой она обеспечивает уровень безопасности и защищенности данных, до какой степени позволяет наращивать число пользователей, можно ли перенести ее на компьютер другого типа и многие другие соображения.

Самый верхний слой сетевых средств образуют различные сетевые приложения, такие как сетевые базы данных, почтовые системы, средства архивирования данных, системы автоматизации коллективной работы и т.д. Очень важно представлять диапазон возможностей, предоставляемых приложениями для различных областей применения, а также знать, насколько они совместимы с другими сетевыми приложениями и операционными системами.

Возможно множество различных способов классификации компьютерных сетей. Рассмотрим основные из них.

В зависимости от расстояния между связываемыми узлами сети можно разделить на три основных класса: локальные, региональные и глобальные.

Локальная вычислительная сеть (ЛВС) —небольшая группа компьютеров, связанных друг с другом и расположенных обычно в пределах одного здания или организации.

Региональная сеть — сеть, соединяющая множество локальных сетей в рамках одного района, города или региона.

Глобальная сеть — сеть, объединяющая компьютеры разных городов, регионов и государств.

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. Одна из возможных иерархий вычислительных сетей.

Локальные вычислительные сети (ЛВС) 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 на сегодня является «сеть сетей» — Интернет.

По типу среды передачи сети делятся на проводные и беспроводные.

По скорости передачи информации сети можно разделить на низко-, средне- и высокоскоростные.

С точки зрения распределения ролей между компьютерами сети бывают одноранговые и клиент-серверные.

Сервер — специально выделенный высокопроизводительный компьютер, оснащенный соответствующим программным обеспечением, централизованно управляющий работой сети и/или предоставляющий другим компьютерам сети свои ресурсы (файлы данных, накопители, принтер и т. д.).

Клиентский компьютер (клиент, рабочая станция) — компьютер рядового пользователя сети, получающий доступ к ресурсам сервера (серверов).

Службы (services) — работающие на серверах программы, выполняющие какие-либо действия по запросу клиента.

Администратор сети — человек, обладающий всеми полномочиями для управления компьютерами, пользователями и ресурсами в сети.

Администрирование сети — решение целого комплекса задач по управлению работой компьютеров, сетевого оборудования и пользователей, защите данных, обеспечению доступа к ресурсам, установке и модернизации системного и прикладного программного обеспечения.

Одноранговые сетиВ одноранговой сети все компьютеры равноправны. Каждый из них может выступать как в

роли сервера, т. е. предоставлять файлы и аппаратные ресурсы (накопители, принтеры и пр.) другим компьютерам, так и в роли клиента, пользующегося ресурсами других компьютеров. Например, если на вашем компьютере установлен принтер, то с его помощью смогут распечатывать свои документы все остальные пользователи сети, а вы, в свою очередь, сможете работать с Интернетом, подключение к которому осуществляется через соседний компьютер.

Преимущества и недостатки одноранговых сетейПреимущества Недостатки

легкость в установке и настройке; необходимость помнить столько паролей, сколько имеется разделенных ресурсов (для сетей на основе Windows 95/98), либо имен и паролей для входа (для сетей на основе Windows NT/2000/XP);

независимость отдельных компьютеров и их ресурсов друг от друга;возможность для пользователя контролировать ресурсы своего собственного компьютера;

сравнительно низкая стоимость развертывания и поддержки;

необходимость производить резервное копирование отдельно на каждом компьютере, чтобы защитить все совместно используемые данные;

отсутствие необходимости в дополнительном программном обеспечении (кроме операционной системы); отсутствие возможности централизованного

управления сетью и доступом к данным;отсутствие необходимости в постоянном присутствии администратора сети как результат — низкая общая защищенность

сети и данныхЧисло компьютеров в одноранговых сетях обычно не превышает 10, отсюда их другое

название — рабочая группа. Типичными примерами рабочих групп являются домашние сети или сети небольших офисов.

Сети с выделенным сервером (сети типа «клиент-сервер»)

Как правило, сети создаются в учреждениях или крупных организациях. В таких сетях 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.Обычно в роли серверов выступают более мощные и надежные компьютеры, чем

пользовательские рабочие станции. Серверы часто оснащают специализированным оборудованием, например емкими хранилищами данных (жесткими дисками и так называемыми «рейд-массивами» на их основе), накопителями на магнитной ленте для резервного копирования, высокоскоростными сетевыми адаптерами и т. д. Такие компьютеры работают постоянно, круглосуточно предоставляя пользователям свои ресурсы и обеспечивая доступ к своим службам.

Преимущества и недостатки клиент-серверных сетей

Преимущества Недостатки

использование мощного серверного оборудования обеспечивает быстрый доступ к ресурсам и эффективную обработку запросов клиентов: один сервер может обслуживать тысячи пользователей;

неисправность сервера может сделать всю сеть практически неработоспособной, а ресурсы — недоступными;сложность развертывания и поддержки требует наличия квалифицированного персонала, что увеличивает общую стоимость сопровождения сети;централизация данных и ресурсов позволяет

наладить четкое управление информацией и пользовательскими данными;

стоимость сопровождения сети также увеличивается из-за потребности в выделенном оборудовании и специализированном программном обеспечении;

размещение данных на сервере существенно упрощает процедуры резервного копирования;

повышается общая защищенность сети и сохранность данных

требуется один (а чаще всего — несколько) постоянно присутствующих на рабочем месте администраторов

2. Топология физических связей в сети.

Как только компьютеров становится больше двух, возникает проблема выбора конфигурации физических связей или топологии. Под топологией сети понимается конфигурация графа, вершинам которого соответствуют конечные узлы сети (например, компьютеры) и коммуникационное оборудование (например, маршрутизаторы), а ребрам — электрические и информационные связи между ними.

Число возможных конфигураций резко возрастает при увеличении числа связываемых устройств.

От выбора топологии связей зависят многие характеристики сети. Например, наличие между узлами нескольких путей повышает надежность сети и делает возможной балансировку загрузки отдельных каналов. Простота присоединения новых узлов, свойственная некоторым топологиям, делает сеть легко расширяемой. Экономические соображения часто приводят к выбору топологий, для которых характерна минимальная суммарная длина линий связи.

Среди множества возможных конфигураций различают полносвязные и неполносвязные:

Полносвязная топология соответствует сети, в которой каждый компьютер непосредственно связан со всеми остальными. Несмотря на логическую простоту, это вариант громоздкий и неэффективный. Каждый компьютер в сети должен иметь большое количество коммуникационных портов, достаточное для связи с каждым из остальных компьютеров. Для каждой пары компьютеров должна быть выделена отдельная физическая линия связи. (В некоторых случаях даже две, если невозможно использование этой линии для двусторонней передачи.) Полносвязные  топологии в крупных сетях применяются редко, так как для связи N узлов требуется N(N-1)/2 физических дуплексных линий связи, т.е. имеет место квадратическая зависимость. Чаще этот вид топологии используется в многомашинных комплексах или в сетях, объединяющих небольшое количество компьютеров.

Ячеистая топология получается из полносвязной путем удаления некоторых возможных связей. Ячеистая топология допускает соединение большого количества компьютеров и характерна для крупных сетей

В сетях с кольцевой конфигурацией данные передаются по кольцу от одного компьютера к другому. Главное достоинство "кольца" в том, что оно по своей природе обладает свойством резервирования связей. Любая пара узлов соединена здесь двумя путями — по часовой стрелке и против. "Кольцо" представляет собой очень удобную конфигурацию для организации обратной связи — данные, сделав полный оборот, возвращаются к узлу-источнику. Поэтому отправитель в данном случае может контролировать процесс доставки данных адресату. Часто это свойство "кольца" используется для тестирования связности сети и поиска узла, работающего некорректно. В то же время в сетях с кольцевой топологией необходимо принимать специальные меры, чтобы в случае выхода из строя или отключения какой-либо станции не прерывался канал связи между остальными станциями "кольца".

Топология "звезда" образуется в том случае, когда каждый компьютер с помощью отдельного кабеля подключается к общему центральному устройству, называемому концентратором. В функции концентратора входит направление передаваемой компьютером информации одному или всем остальным компьютерам сети. В роли концентратора может выступать как компьютер, так и специализированное устройство: многовходовый повторитель, коммутатор или маршрутизатор. К

недостаткам топологии типа "звезда" относится более высокая стоимость сетевого оборудования, связанная с необходимостью приобретения специализированного центрального устройства. Кроме того, возможности наращивания количества узлов в сети ограничиваются количеством портов концентратора.

Иногда имеет смысл строить сеть с использованием нескольких концентраторов, иерархически соединенных между собой связями типа "звезда". Получаемую в результате структуру называют также деревом. В настоящее время дерево является самым распространенным типом топологии связей, как в локальных, так и в глобальных сетях.

Особым частным случаем конфигурации звезда является конфигурация "общая шина". Здесь в роли центрального элемента выступает пассивный кабель, к которому по схеме "монтажного ИЛИ" подключается несколько компьютеров (такую же топологию имеют многие сети, использующие беспроводную связь — роль общей шины здесь играет общая радиосреда). Передаваемая информация распространяется по кабелю и доступна одновременно всем присоединенным к нему компьютерам.

Основными преимуществами такой схемы являются низкая стоимость и простота наращивания. Самым серьезным недостатком "общей шины" является ее недостаточная надежность:

любой дефект кабеля или какого-нибудь из многочисленных разъемов полностью парализует всю сеть. Другой недостаток "общей шины" — невысокая производительность, так как при таком способе подключения в каждый момент времени только один компьютер может передавать данные по сети, поэтому пропускная способность канала связи всегда делится между всеми узлами сети. До недавнего времени "общая шина" являлась одной из самых популярных топологий для локальных сетей.

В то время как небольшие сети, как правило, имеют типовую топологию — "звезда", "кольцо" или "общая шина", для крупных сетей характерно наличие произвольных связей между компьютерами. В таких сетях можно выделить отдельные произвольно связанные фрагменты (подсети), имеющие типовую топологию, поэтому их называют сетями со смешанной топологией

3. Модель ISO/OSI – общая характеристика. Уровни модели OSI.

Модель взаимодействия открытых систем (Open System Interconnection, OSI) определяет различные уровни взаимодействия систем в сетях с коммутацией пакетов, дает им стандартные имена и указывает, какие функции должен выполнять каждый уровень.

Модель OSI была разработана на основании большого опыта, полученного при создании компьютерных сетей, в основном глобальных, в 70-е годы. Полное описание этой модели занимает более 1000 страниц текста.

Описываемая модель состоит из семи уровней, каждый из которых отвечает за определенный круг задач, осуществляя их с помощью заложенных в этот уровень алгоритмов стандартов и протоколов. Для связи между уровнями используются процедуры взаимодействия. Таким образом, выполнив свою часть задачи, нижестоящий уровень передает готовые данные вышестоящему. Вот и получается, что, пройдя всю цепочку из семи уровней, на выходе получаются готовые к «употреблению» данные. При этом они успевают должным образом закодироваться или раскодироваться, пройти проверку целостности и многое другое.

Рассмотрим все уровни модели ISO/OSI подробнее.ФИЗИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ

Физический уровень — самый первый, «нижний» уровень. Фактически он представляет собой аппаратную часть сети и описывает способ передачи данных, используя для этого любой имеющийся канал — проводной или беспроводной. Исходя из выбранного канала передачи данных должно использоваться соответствующее сетевое оборудование с определенными параметрами передачи данных, учитывающими всевозможные особенности канала, такие как полосы пропускания, защита от помех, уровень сигнала, кодирование, скорость передачи данных в физической среде и т. п.

Таким образом, всю описанную работу вынуждено выполнять сетевое оборудование: сетевая карта, мост, маршрутизатор и т. д.

Физический уровень — один из уровней, который отличает беспроводные сети от их «собратьев» — проводных сетей. Разница между ними заключается в канале передачи данных: в первом случае это радиоволны определенной частоты или инфракрасное излучение, в другом — любая физическая линия, например коаксиал, витая пара или оптоволокно.

КАНАЛЬНЫЙ УРОВЕНЬ

Главная его задача — удостовериться, что канал свободен и ничто не станет угрожать надежности передачи и целостности пакетов. В идеале протоколы канального уровня в паре с сетевым оборудованием должны проверить, является ли канал свободным для передачи данных, не имеется ли коллизий и т. п.

Такую проверку необходимо проводить каждый раз, поскольку локальная сеть редко состоит всего из двух компьютеров, хотя даже в этом случае канал может быть занят. Обнаружив, что канал свободен, данные, которые необходимо передать другому компьютеру, делятся на более мелкие части — кадры. Каждый такой кадр снабжается контрольной суммой и отсылается. Приняв этот кадр, получатель проверяет контрольные суммы и, если они совпадают, принимает его и отправляет подтверждение о доставке. В противном случае кадр игнорируется, фиксируется ошибка, которая отправляется получателю, и кадр передается заново. Так, кадр за кадром, происходит передача всего объема данных.

Канальный уровень также описывает алгоритмы работы в конкретной физической среде, например при использовании витой пары или оптоволокна. Сюда же включаются и правила прокладки кабеля.

Канальный уровень имеет различия для проводных и беспроводных сетей. Связано это со спецификой сетевого оборудования. Так, беспроводное оборудование на данный момент работает только в полудуплексном режиме, а это означает, что одновременно может вестись только прием или только передача. Этот факт резко снижает эффективность обнаружения коллизий и, соответственно, скорость передачи данных в беспроводных сетях.

СЕТЕВОЙ УРОВЕНЬ

Как и канальный, сетевой уровень занимается передачей информации. Однако между ними есть существенная разница: канальный уровень может передавать данные между компьютерами, которые подключены с использованием одной топологии. Если сеть является комбинированной, за работу принимается сетевой уровень.

Данные в сетевом уровне делятся на порции, которые называются пакетами. Перед тем как начать передачу данных другому компьютеру, происходит преждевременная настройка связи, заключающаяся в выборе пути, по которому будут передаваться данные. Этот процесс называется маршрутизацией. Выбор нужного маршрута — одна из основных функций сетевого уровня. Невозможно выбрать идеальный путь, поскольку рано или поздно на одном из отрезков может повыситься трафик, что приведет к увеличению времени передачи пакетов. Поэтому нужный путь выбирается по среднему значению всех необходимых параметров: пропускной способности, интенсивности трафика, дальности и скорости передачи, ее надежности и т. п.

Как правило, при выборе маршрута используются маршрутизаторы. В их таблицах хранится информация о скорости передачи между отдельными отрезками сети, трафике, среднем времени передачи и т. д., основываясь на которой протоколы сетевого уровня могут выбрать оптимальный путь прохождения данных.

Организация сетевого уровня может осуществляться как программно, так и аппаратно.ТРАНСПОРТНЫЙ УРОВЕНЬ

Идеальную сеть создать невозможно — хоть где-то, но произойдет отклонение от требований ее построения. Если сеть достаточно большая и включает несколько маршрутизаторов, то это не только усложняет ее, но и приводит к ее ненадежности.

Основная задача транспортного уровня — обеспечить требуемую степень надежности при передаче информации между выбранными компьютерами. Транспортный уровень может делать это пятью способами. Каждый из них отличается не только защищенностью данных при пересылке, но и временем их доставки или возможностью исправления возникающих ошибок. Поэтому, начиная с данного уровня, выбор варианта доставки может производить программа, то есть непосредственно пользователь. Зачем назначать максимальные предосторожности перед отправкой и во время передачи данных, если сеть характеризуется хорошим качеством и низкой вероятностью появления ошибок? Логично выбрать наиболее простой способ из пяти существующих. И наоборот, если в сети часто происходят коллизии, которые приводят к потере информации, следует использовать способ, который гарантирует вам доставку данных в любом случае.

Транспортным уровнем можно управлять программно, а не только аппаратными средствами.СЕАНСОВЫЙ УРОВЕНЬ

Сеансовый уровень контролирует передачу пакетов между компьютерами. Осуществляя синхронизацию принятых и отправленных пакетов, протоколы сеансового уровня отслеживают недостающие и передают их заново. За счет того, что передаются только недостающие пакеты, достигается повышение скорости.

УРОВЕНЬ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ДАННЫХ

Чтобы урегулировать процессы отправки и получения информации между двумя компьютерами, существует уровень представления, который приводит ее к единому синтаксическому стандарту, поэтому именно здесь эффективно использовать разнообразные методы шифрования данных, чем и занимаются многие протоколы.

ПРИКЛАДНОЙ УРОВЕНЬ

Этот уровень отвечает за связь с прикладными программами. Он представляет собой обычный набор протоколов, с помощью которых можно осуществлять доступ к любым ресурсам сети.

Таким образом, пройдя все семь уровней, сообщение пользователя пополняется служебной информацией (заголовками) каждого из них. Аналогично, попав к нужному получателю и опять пройдя все семь уровней, информация очищается от всей служебной информации.

Функции всех уровней модели OSI могут быть отнесены к одной из двух групп: либо к функциям, зависящим от конкретной технической реализации сети, либо к функциям, ориентированным на работу с приложениями.

Три нижних уровня — физический, канальный и сетевой — являются сетезависимыми, то есть протоколы этих уровней тесно связаны с технической реализацией сети и используемым коммуникационным оборудованием. Например, переход на оборудование FDDI означает полную смену протоколов физического и канального уровней во всех узлах сети.

Три верхних уровня — прикладной, представительный и сеансовый — ориентированы на приложения и мало зависят от технических особенностей построения сети. На протоколы этих уровней не влияют какие бы то ни было изменения в топологии сети, замена оборудования или переход на другую сетевую технологию.

Транспортный уровень является промежуточным, он скрывает все детали функционирования нижних уровней от верхних. Это позволяет разрабатывать приложения, не зависящие от технических средств непосредственной транспортировки сообщений.

Компьютер с установленной на нем сетевой ОС взаимодействует с другим компьютером с помощью протоколов всех семи уровней. Это взаимодействие компьютеры осуществляют опосредованно, через различные коммуникационные устройства: концентраторы, модемы, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы, мультиплексоры. В зависимости от типа коммуникационное устройство может работать либо только на физическом уровне (повторитель), либо на физическом и канальном (мост), либо на физическом, канальном и сетевом, иногда захватывая и транспортный уровень (маршрутизатор).

Модель OSI представляет хотя и очень важную, но только одну из многих моделей коммуникаций. Эти модели и связанные с ними стеки протоколов могут отличаться количеством уровней, их функциями, форматами сообщений, службами, поддерживаемыми на верхних уровнях, и прочими параметрами

4. Коммуникационное оборудование компьютерной сети.

Аппаратура локальных сетей обеспечивает реальную связь между абонентами. Выбор аппаратуры имеет важнейшее значение на этапе проектирования сети, так как стоимость аппаратуры составляет наиболее существенную часть от стоимости сети в целом, а замена аппаратуры связана не только с дополнительными расходами, но зачастую и с трудоемкими работами. К аппаратуре локальных сетей относятся:

кабели для передачи информации; разъемы для присоединения кабелей; согласующие терминаторы; сетевые адаптеры; репитеры; трансиверы;

концентраторы; мосты; маршрутизаторы; шлюзы.Средой передачи информации называются те линии связи (или каналы связи), по которым

производится обмен информацией между компьютерами. В подавляющем большинстве компьютерных сетей (особенно локальных) используются проводные или кабельные каналы связи, хотя существуют и беспроводные сети, которые сейчас находят все более широкое применение, особенно в портативных компьютерах.

Информация в локальных сетях чаще всего передается в последовательном коде, то есть бит за битом.

Промышленностью выпускается огромное количество типов кабелей, например, только одна крупнейшая кабельная компания Belden предлагает более 2000 их наименований. Но все кабели можно разделить на три большие группы:

электрические (медные) кабели на основе витых пар проводов, которые делятся на экранированные и неэкранированные;

электрические (медные) коаксиальные кабели; оптоволоконные кабели.Каждый тип кабеля имеет свои преимущества и недостатки, так что при выборе надо

учитывать как особенности решаемой задачи, так и особенности конкретной сети, в том числе и используемую топологию.

Кабели на основе витых парВитые пары проводов используются в дешевых и сегодня, пожалуй, самых популярных

кабелях. Кабель на основе витых пар представляет собой несколько пар скрученных попарно изолированных медных проводов в единой диэлектрической (пластиковой) оболочке. Он довольно гибкий и удобный для прокладки. Скручивание проводов позволяет свести к минимуму индуктивные наводки кабелей друг на друга и снизить влияние переходных процессов.

Обычно в кабель входит две или четыре витые пары.

Неэкранированные витые пары характеризуются слабой защищенностью от внешних электромагнитных помех, а также от подслушивания, которое может осуществляться с целью, например, промышленного шпионажа. Причем перехват передаваемой по сети информации возможен как с помощью контактного метода (например, посредством двух иголок, воткнутых в кабель), так и с помощью бесконтактного метода, сводящегося к радиоперехвату излучаемых кабелем электромагнитных полей. Для устранения этих недостатков применяется экранирование кабелей.

В случае экранированной витой пары каждая из витых пар помещается в металлическую оплетку-экран для уменьшения излучений кабеля, защиты от внешних электромагнитных помех и снижения взаимного влияния пар проводов друг на друга. Для того чтобы экран защищал от помех, он должен быть обязательно заземлен. Экранированная витая пара заметно дороже, чем неэкранированная.

Основные достоинства неэкранированных витых пар – простота монтажа разъемов на концах кабеля, а также ремонта любых повреждений по сравнению с другими типами кабеля. Все остальные характеристики у них хуже, чем у других кабелей.

Коаксиальные кабели.Коаксиальный кабель представляет собой электрический кабель, состоящий из центрального

медного провода и металлической оплетки (экрана), разделенных между собой слоем диэлектрика (внутренней изоляции) и помещенных в общую внешнюю оболочку.

Коаксиальный кабель до недавнего времени был очень популярен, что связано с его высокой помехозащищенностью (благодаря металлической оплетке), более широкими, чем в случае витой пары, полосами пропускания (свыше 1ГГц), а также большими допустимыми расстояниями передачи (до километра ). К нему труднее механически подключиться для несанкционированного прослушивания сети. Однако монтаж и ремонт коаксиального кабеля существенно сложнее, чем витой пары, а стоимость его выше (он дороже примерно в 1,5 – 3 раза).

Основное применение коаксиальный кабель находит в сетях с топологией типа шина. Реже коаксиальные кабели применяются в сетях с топологией звезда.

Существует два основных типа коаксиального кабеля: тонкий (thin) кабель, имеющий диаметр около 0,5 см, более гибкий; толстый (thick) кабель, диаметром около 1 см, значительно более жесткий. Он

представляет собой классический вариант коаксиального кабеля, который уже почти полностью вытеснен современным тонким кабелем.

Оптоволоконные кабели.Оптоволоконный (он же волоконно-оптический) кабель – это принципиально иной тип кабеля

по сравнению с рассмотренными двумя типами электрического или медного кабеля. Информация по нему передается не электрическим сигналом, а световым. Главный его элемент – это прозрачное стекловолокно, по которому свет проходит на огромные расстояния (до десятков километров) с незначительным ослаблением.

Структура оптоволоконного кабеля очень проста и похожа на структуру коаксиального электрического кабеля. Только вместо центрального медного провода здесь используется тонкое (диаметром около 1 – 10 мкм) стекловолокно, а вместо внутренней изоляции – стеклянная или пластиковая оболочка, не позволяющая свету выходить за пределы стекловолокна. Металлическая оплетка кабеля обычно отсутствует, так как экранирование от внешних электромагнитных помех здесь не требуется. Однако иногда ее все-таки применяют для механической защиты от окружающей среды (такой кабель иногда называют броневым, он может объединять под одной оболочкой несколько оптоволоконных кабелей).

Оптоволоконный кабель обладает исключительными характеристиками по помехозащищенности и секретности передаваемой информации. Никакие внешние электромагнитные помехи в принципе не способны исказить световой сигнал, а сам сигнал не порождает внешних электромагнитных излучений. Подключиться к этому типу кабеля для несанкционированного прослушивания сети практически невозможно, так как при этом нарушается целостность кабеля. Стоимость оптоволоконного кабеля постоянно снижается и сейчас примерно равна стоимости тонкого коаксиального кабеля.

Бескабельные каналы связи.Кроме кабельных каналов в компьютерных сетях иногда используются также бескабельные

каналы. Их главное преимущество состоит в том, что не требуется никакой прокладки. К тому же компьютеры сети можно легко перемещать в пределах комнаты или здания, так как они ни к чему не привязаны.

Радиоканал использует передачу информации по радиоволнам, поэтому теоретически он может обеспечить связь на многие десятки, сотни и даже тысячи километров. Скорость передачи достигает десятков мегабит в секунду.

Особенность радиоканала состоит в том, что сигнал свободно излучается в эфир, он не замкнут в кабель, поэтому возникают проблемы совместимости с другими источниками радиоволн (радио- и телевещательными станциями, радарами, радиолюбительскими и профессиональными передатчиками и т.д.).

Главным недостатком радиоканала является его плохая защита от прослушивания, так как радиоволны распространяются неконтролируемо. Другой большой недостаток радиоканала – слабая помехозащищенность.

Для локальных беспроводных сетей (WLAN – Wireless LAN) в настоящее время применяются подключения по радиоканалу на небольших расстояниях (обычно до 100 метров) и в пределах прямой видимости.

Популярная технология Wi-Fi (Wireless Fidelity) позволяет организовать связь между компьютерами числом от 2 до 15 с помощью концентратора (называемого точка доступа, Access Point, AP), или нескольких концентраторов, если компьютеров от 10 до 50. Кроме того, эта технология дает возможность связать две локальные сети на расстоянии до 25 километров с помощью мощных беспроводных мостов. Для примера показано объединение компьютеров с помощью одной точки доступа. Важно, что многие мобильные компьютеры (ноутбуки) уже имеют встроенный контроллер Wi-Fi, что существенно упрощает их подключение к беспроводной сети.

Радиоканал широко применяется в глобальных сетях как для наземной, так и для спутниковой связи. В этом применении у радиоканала нет конкурентов, так как радиоволны могут дойти до любой точки земного шара.

Инфракрасный канал также не требует соединительных проводов, так как использует для связи инфракрасное излучение (подобно пульту дистанционного управления домашнего телевизора). Главное его преимущество по сравнению с радиоканалом – нечувствительность к электромагнитным помехам. Плохо работает инфракрасная связь в условиях сильной запыленности воздуха.

Скорости передачи информации по инфракрасному каналу обычно не превышают 5—10 Мбит/с, но при использовании инфракрасных лазеров может быть достигнута скорость более 100 Мбит/с. Секретность передаваемой информации, как и в случае радиоканала, не достигается, также, требуются сравнительно дорогие приемники и передатчики. Все это приводит к тому, что применяют инфракрасные каналы в локальных сетях довольно редко. В основном они используются для связи компьютеров с периферией (интерфейс IrDA).

Инфракрасные каналы делятся на две группы: Каналы прямой видимости, в которых связь осуществляется на лучах, идущих

непосредственно от передатчика к приемнику. При этом связь возможна только при отсутствии препятствий между компьютерами сети. Зато протяженность канала прямой видимости может достигать нескольких километров.

Каналы на рассеянном излучении, которые работают на сигналах, отраженных от стен, потолка, пола и других препятствий. Препятствия в данном случае не помеха, но связь может осуществляться только в пределах одного помещения.

Сетевые адаптеры (они же контроллеры, карты, платы, интерфейсы, NIC – Network Interface Card) – это основная часть аппаратуры локальной сети. Назначение сетевого адаптера – сопряжение компьютера (или другого абонента) с сетью, то есть обеспечение обмена информацией между компьютером и каналом связи в соответствии с принятыми правилами обмена. Именно они реализуют функции двух нижних уровней модели OSI. Как правило, сетевые адаптеры выполняются в виде платы, вставляемой в слоты расширения системной магистрали (шины) компьютера (чаще

всего PCI, ISA или PC-Card). Плата сетевого адаптера обычно имеет также один или несколько внешних разъемов для подключения к ней кабеля сети.

Функции сетевого адаптера делятся на магистральные и сетевые. К магистральным относятся те функции, которые осуществляют взаимодействие адаптера с магистралью (системной шиной) компьютера. Сетевые функции обеспечивают общение адаптера с сетью.

К основным сетевым функциям адаптеров относятся: преобразование логических сигналов в сетевые (электрические или световые) и

обратно; кодирование и декодирование сетевых сигналов, то есть прямое и обратное

преобразование сетевых кодов передачи информации (например, манчестерский код); опознание принимаемых пакетов (выбор из всех приходящих пакетов тех, которые

адресованы данному абоненту или всем абонентам сети одновременно); преобразование параллельного кода в последовательный при передаче и обратное

преобразование при приеме; буферирование передаваемой и принимаемой информации в буферной памяти

адаптера; организация доступа к сети в соответствии с принятым методом управления обменом; подсчет контрольной суммы пакетов при передаче и приеме.Трансиверы или приемопередатчики (от английского TRANsmitter + reCEIVER) служат для

передачи информации между адаптером и кабелем сети или между двумя сегментами (частями) сети. Трансиверы усиливают сигналы, преобразуют их уровни или преобразуют сигналы в другую форму (например, из электрической в световую и обратно). Трансиверами также часто называют встроенные в адаптер приемопередатчики.

Репитеры или повторители (repeater) выполняют более простую функцию, чем трансиверы. Они восстанавливают ослабленные сигналы (их амплитуду и форму), приводя их к исходному виду. Цель такой ретрансляции сигналов состоит исключительно в увеличении длины сети

Репитеры так же как трансиверы не производят никакой информационной обработки проходящих через них сигналов.

Концентраторы (хабы, hub), как следует из их названия, служат для объединения в сеть нескольких сегментов. Концентраторы представляют собой несколько собранных в едином конструктиве репитеров, они выполняют те же функции, что и репитеры.

Преимущество подобных концентраторов по сравнению с отдельными репитерами в том, что все точки подключения собраны в одном месте, это упрощает реконфигурацию сети, контроль и поиск неисправностей. К тому же все репитеры в данном случае питаются от единого качественного источника питания.

Концентраторы иногда вмешиваются в обмен, помогая устранять некоторые явные ошибки обмена. В любом случае они работают на первом уровне модели OSI, так как имеют дело только с физическими сигналами, с битами пакета и не анализируют содержимое пакета, рассматривая пакет как единое целое. На первом же уровне работают и трансиверы, и репитеры.

Коммутаторы (свичи, коммутирующие концентраторы, switch), как и концентраторы, служат для соединения сегментов в сеть. Они также выполняют более сложные функции, производя сортировку поступающих на них пакетов.

Коммутаторы передают из одного сегмента сети в другой не все поступающие на них пакеты, а только те, которые адресованы компьютерам из другого сегмента. Пакеты, передаваемые между абонентами одного сегмента, через коммутатор не проходят. При этом сам пакет коммутатором не принимается, а только пересылается. Интенсивность обмена в сети снижается вследствие разделения нагрузки, поскольку каждый сегмент работает не только со своими пакетами, но и с пакетами, пришедшими из других сегментов.

В последнее время объем выпуска коммутаторов сильно вырос, цена на них упала, поэтому коммутаторы постепенно вытесняют концентраторы.

Мосты (bridge), маршрутизаторы (router) и шлюзы (gateway) служат для объединения в одну сеть несколько разнородных сетей с разными протоколами обмена нижнего уровня, в частности, с разными форматами пакетов, методами кодирования, скоростью передачи и т.д. В результате их применения сложная и неоднородная сеть, содержащая в себе различные сегменты, с точки зрения пользователя выглядит самой обычной сетью. Обеспечивается прозрачность сети для протоколов высокого уровня. Все они гораздо дороже, чем концентраторы, так как от них требуется довольно сложная обработка информации. Реализуются они обычно на базе компьютеров, подключенных к сети с помощью сетевых адаптеров. По сути, они представляют собой специализированные абоненты (узлы) сети.

Мосты – наиболее простые устройства, служащие для объединения сетей с разными стандартами обмена, например, Ethernet и Arcnet, или нескольких сегментов (частей) одной и той же сети.

В последнем случае мост, как и коммутатор, только разделяет нагрузку сегментов, повышая тем самым производительность сети в целом. В отличие от коммутаторов мосты принимают поступающие пакеты целиком и в случае необходимости производят их простейшую обработку. Мосты, как и коммутаторы, работают на втором уровне модели OSI. В последнее время мосты быстро вытесняются коммутаторами, которые становятся более функциональными.

Маршрутизаторы осуществляют выбор оптимального маршрута для каждого пакета с целью избежания чрезмерной нагрузки отдельных участков сети и обхода поврежденных участков. Они

применяются, как правило, в сложных разветвленных сетях, имеющих несколько маршрутов между отдельными абонентами. Маршрутизаторы не преобразуют протоколы нижних уровней, поэтому они соединяют только сегменты одноименных сетей.

Маршрутизаторы работают на третьем уровне модели OSI, так как они анализируют IP-адреса, то есть более глубоко проникают в инкапсулированный пакет

Существуют также гибридные маршрутизаторы (brouter), представляющие собой гибрид моста и маршрутизатора. Они выделяют пакеты, которым нужна маршрутизация и обрабатывают их как маршрутизатор, а для остальных пакетов служат обычным мостом.

Шлюзы – это устройства для соединения сетей с сильно отличающимися протоколами, например, для соединения локальных сетей с большими компьютерами или с глобальными сетями. Это самые дорогие и редко применяемые сетевые устройства. Шлюзы реализуют связь между абонентами на верхних уровнях модели OSI (с четвертого по седьмой). Соответственно, они должны выполнять и все функции нижестоящих уровней.

5. Интернет. Стек протоколов TCP/IP. Службы Интернета. Связь с Интернет.

Интернет можно рассматривать в двух смыслах — физическом и логическом.Интернет в физическом смысле — это совокупность взаимосвязанных компьютеров и

компьютерных сетей, объединенных физическими соединениями и едиными стандартами. В логическом смысле Интернет представляет собой глобальную всемирную информационную систему — огромное информационное пространство, охватывающее земной шар.

Высокопроизводительные волоконнооптические и спутниковые линии связи составляет так называемую опорную сеть Интернета. Там, где две или более линии опорной сети сходятся в одной точке, образуется узел опорной сети. В узлах опорной сети работают суперкомпьютеры. Как правило, они находятся в крупнейших университетских или научных центрах, в большинстве своем на территории США. Производительность линий в опорной сети достигает нескольких Гбит в секунду.

Далеко не все пользователи Интернета могут подключиться к компьютерам опорной сети. Во-первых, такое подключение слишком дорого стоит, а во-вторых, узлов опорной сети в мире совсем не много. Поэтому к опорной сети подключаются только крупные организации, например имеющие в своем распоряжении компьютерные сети национальных масштабов. Их линии связи имеют пропускную способность в пределах десятков и даже сотен Мбит/с, зато таких линий достаточно много. К национальным сетям подключаются локальные сети предприятий и сервис-провайдеров. В зависимости от типа линии их производительность составляет до десятка Мбит/с. Далее любой из компьютеров этих локальных сетей может стать узлом для подключения индивидуальных пользователей.

Как бы мы ни подключались к Интернету, производительность соединения никогда не будет выше производительности соединения, связывающего нашего сервис-провайдера с вышестоящим узлом.

По-настоящему рождением Интернета принято считать 1983 год. В этом году произошли революционные изменения в программном обеспечении компьютерной связи. Днем рождения Интернета в современном понимании этого слова стала дата стандартизация протокола связи TCP/IP, лежащего в основе Всемирной сети по нынешний день.

TCP/IP — это не один сетевой протокол, а два протокола, лежащих на разных уровнях (это так называемый стек протоколов). Протокол TCP — протокол транспортного уровня. Он управляет тем, как происходит передача информации. Протокол IP — адресный. Он принадлежит сетевому уровню и определяет, куда происходит передача.

Согласно протоколу TCP, отправляемые данные «нарезаются» на небольшие пакеты, после чего каждый пакет маркируется таким образом, чтобы в нем были данные, необходимые для правильной сборки документа на компьютере получателя.

Суть протокола IP (Internet Protocol) состоит в том, что у каждого участника Всемирной сети должен быть свой уникальный адрес (IP-адрес). Без этого нельзя говорить о точной доставке ТСР-пакетов на нужное рабочее место. Этот адрес выражается четырьмя байтами, например: 195.38.46.11. Структура IР-адреса организована так, что каждый компьютер, через который проходит какой-либо

ТСР-пакет, может по этим четырем числам определить, кому из ближайших «соседей» надо переслать пакет, чтобы он оказался «ближе» к получателю. В результате конечного числа перебросок ТСР-пакет достигает адресата. Под словом «ближе» оценивается не географическая «близость». В расчет принимаются условия связи и пропускная способность линии. Два компьютера, находящиеся на разных континентах но связанные высокопроизводительной линией космической связи, считаются более «близкими» друг к другу, чем два компьютера из соседних поселков, связанные простым телефонным проводом. Решением вопросов, что считать «ближе», а что «дальше», занимаются специальные средства — маршрутизаторы. Роль маршрутизатора в сети может выполнять как специализированный компьютер, так и специальная программа, работающая на узловом сервере сети.

Когда говорят о работе в Интернете или об использовании Интернета, то на самом деле речь идет не об Интернете в целом, а только об одной или нескольких из его многочисленных служб. В зависимости от конкретных целей и задач клиенты Сети используют те службы, которые им необходимы.

Разные службы имеют разные протоколы. Они называются прикладными протоколами. Их соблюдение обеспечивается и поддерживается работой специальных программ. Таким образом, чтобы воспользоваться какой-то из служб Интернета, необходимо установить на компьютере программу, способную работать по протоколу данной службы. Такие программы называют клиентскими или просто клиентами.

Терминальный режим. Исторически одной из ранних является служба удаленного управления компьютером Telnet. Подключившись к удаленному компьютеру по протоколу этой службы, можно управлять его работой. Такое управление еще называют консольным или терминальным. В прошлом эту службу широко использовали для проведения сложных математических расчетов на удаленных вычислительных центрах.

В наши дни в связи с быстрым увеличением мощности персональных компьютеров необходимость в подобной услуге сократилась, но, тем не менее, службы Telnet в Интернете продолжают существовать. Часто протоколы Telnet применяют для дистанционного управления техническими объектами, например телескопами, видеокамерами, промышленными роботами.

Каждый сервер, предоставляющий Telnet-услуги, обычно предлагает свое клиентское приложение. Его надо получить по сети (например, по протоколу FTP), установить на своем компьютере, подключиться к серверу и работать с удаленным оборудованием. Простейший клиент Telnet входит в состав операционной системы Windows 98 (файл telnet.exe).

Электронная почта (E-Mail). Эта служба также является одной из наиболее ранних. Ее обеспечением в Интернете занимаются специальные почтовые серверы.

Почтовые серверы получают сообщения от клиентов и пересылают их по цепочке к почтовым серверам адресатов, где эти сообщения накапливаются. При установлении соединения между адресатом и его почтовым сервером происходит автоматическая передача поступивших сообщений на компьютер адресата.

Почтовая служба основана на двух прикладных протоколах: SMTP И POP3. ПО первому происходит отправка корреспонденции с компьютера на сервер, а по второму — прием поступивших сообщений. Существует большое разнообразие клиентских почтовых программ. К ним относится, например, программа Microsoft Outlook, входящая в состав операционной системы Windows как стандартная. Из специализированных почтовых программ хорошую популярность имеют программы The Bat! и Eudora Pro.

Служба World Wide Web (WWW). Безусловно, это самая популярная служба современного Интернета. Ее нередко отождествляют с Интернетом, хотя на самом деле это лишь одна из его многочисленных служб.

World Wide Web — это единое информационное пространство, состоящее из сотен миллионов взаимосвязанных электронных документов, хранящихся на Web-серверах Отдельные документы, составляющие пространство Web, называют Web-страницами Группы тематически объединенных Web-страниц называют Web-узлами (жаргонный термин — Web-сайт или просто сайт). Один физический Web-сервер может содержать достаточно много Web-узлов, каждому из которых, как правило, отводится отдельный каталог на жестком диске сервера.

От обычных текстовых документов Web-страницы отличаются тем, что они оформлены без привязки к конкретному носителю. Например, оформление документа, напечатанного на бумаге, привязано к параметрам печатного листа, который имеет определенную ширину, высоту и размеры полей. Электронные Web-документы предназначены для просмотра на экране компьютера, причем заранее не известно на каком. Неизвестны ни размеры экрана, ни параметры цветового и графического разрешения, неизвестна даже операционная система, с которой работает компьютер клиента. Поэтому Web-документы не могут иметь «жесткого» форматирования. Оформление выполняется непосредственно во время их воспроизведения на компьютере клиента и происходит оно в соответствии с настройками программы, выполняющей просмотр.

Служба имен доменов (DNS). Когда мы говорили о протоколах Интернета, то сказали, что адрес любого компьютера или любой локальной сети в Интернете может быть выражен четырьмя байтами, например так: 195.28.132.97.

С другой стороны каждый компьютер имеет уникальное доменное имя, например такое: www.abcd.com.

Человеку неудобно работать с числовым представлением IР-адреса, зато доменное имя запоминается легко, особенно если учесть, что, как правило, это имя имеет содержание/

С другой стороны, автоматическая работа серверов сети организована с использованием четырехзначного числового адреса. Благодаря ему промежуточные серверы могут осуществлять передачу запросов и ответов в нужном направлении, не зная, где конкретно находятся отправитель и получатель. Поэтому необходим перевод доменных имен в связанные с ними IР-адреса. Этим и занимаются серверы службы имен доменов DNS. Наш запрос на получение одной из страниц сервера www.abcd.com сначала обрабатывается сервером DNS, и далее он направляется по IР-адресу, а не по доменному имени.

Служба передачи файлов (FTP). Прием и передача файлов составляют значительный процент от прочих Интернет-услуг. Необходимость в передаче файлов возникает, например, при приеме файлов программ, при пересылке крупных документов (например, книг), а также при передаче архивных файлов, в которых запакованы большие объемы информации.

Служба FTP имеет свои серверы в мировой сети, на которых хранятся архивы данных. Со стороны клиента для работы с серверами FTP может быть установлено специальное программное обеспечение, хотя в большинстве случаев браузеры WWW обладают встроенными возможностями для работы и по протоколу FTP.

К числу прочих служб Интернета, можно отнести всевозможные службы для организации общения в режиме реального времени. Сюда можно отнести службу IRC (общение в чатах) и популярную службу ICQ (Интернет-пейджинг).

Интернет — это весьма агрессивная среда, так что настраивать соединение с ним без надежного обеспечения безопасности в локальной сети более чем рискованно.

Существуют различные способы доступа в Интернет. Аналоговые модемы в нашей стране до сих пор остаются самыми распространенными

устройствами, обеспечивающими домашним пользователям связь с Интернетом. Их популярность объясняется широкой доступностью телефонных каналов как среды передачи данных и их дешевизной (недорогой внутренний модем стоит сегодня примерно 350-400 руб.). Недостатки использования модемов — сравнительно низкая скорость передачи (теоретически — не больше 56 Кбит/с, реально еще меньше) и занятость домашней телефонной линии при работе в Интернете. В корпоративной среде аналоговые модемы в настоящее время применяются редко, в основном только в мелких офисах небольших фирм.

Цифровые модемы различных типов — xDSL-, ISDN- и кабельные модемы. Из приведенного списка наибольшую популярность в последнее время получили ADLS-модемы (Asymmetric Digital Subscriber Line). В них скорость передачи данных из Интернета на клиентский компьютер («скачивание», download) выше, чем скорость передачи данных от клиентского компьютера в Интернет (отправка, upload), поэтому они хорошо подходят большинству домашних пользователей и даже небольшим организациям, подключающимся к Интернету. При не очень высокой стоимости ADSL-модемы обеспечивают намного большую, по сравнению с аналоговыми, скорость передачи данных (например, в ADSL2+ входящий поток данных может достигать скорости 24 Мбит/с, исходящий — 1 Мбит/с), а в качестве физической среды используются все те же телефонные линии

(однако эти линии должны быть современными). Еще одним существенным преимуществом ADLS-модемов перед обычными является то, что они благодаря использованию более высокой частоты передачи сигналов не мешают обычной телефонии, что весьма важно для домашних пользователей (при работе в Интернете телефон остается свободным для разговоров).

ISDN-модемы еще несколько лет назад были одним из самых распространенных способов решения «проблемы последней мили», т. е. непосредственного подключения организаций к Интернету. Однако вследствие довольно высокой стоимости они сейчас применяются все реже и реже.

Кабельные модемы позволяют подключаться к Интернету через системы кабельного телевидения, отличаются сравнительно невысокой ценой и способны обеспечить скорость связи до нескольких десятков Мбит/с

Подключения к Интернету при помощи модема бывают коммутируемыми, когда для работы используется обычная телефонная линия, и постоянными — в этом случае для них требуется так называемая выделенная линия.

Многие коллективные домашние и крупные корпоративные сети используют постоянное подключение к Интернету. Такое подключение физически может осуществляться различными способами, от модемных подключений по выделенным линиям до спутниковых или наземных радиоканалов. В последнее время в городах большинство крупных абонентов (предприятия и домашние сети) используют обычное Ethernet-подключение к Интернету, где в качестве среды передачи применяются оптоволоконные каналы.

В последнее время становятся все более популярными беспроводные технологии подключения к Интернету, такие как GPRS, Wi-Fi или WiMAX. Их главное преимущество — возможность работы с Интернетом на различных мобильных компьютерах (ноутбуках, карманных компьютерах (КПК), «смартфонах» и пр.) без ««привязки» к конкретному рабочему месту. Такой способ доступа сегодня часто реализован в аэропортах, ресторанах, кафе и других общественных местах, где организуются общедоступные «Wi-Fi-зоны»; его все чаще начинают использовать в учебных заведениях и крупных организациях для обеспечения сотрудникам возможности работы в локальной сети и/или в Интернете при сохранении полной свободы перемещения по территории «Wi-Fi-зоны».

Технология GPRS (General Packet Radio Service) обеспечивает полноценный доступ в Интернет по сетям сотовой связи. При этом мобильный телефон подключается к компьютеру (обычно — к ноутбуку или КПК) при помощи кабеля через порт USB (реже — через порт СОМ) либо беспроводным способом (при помощи Bluetooth или инфракрасной связи) и фактически выполняет роль модема, работающего со скоростью до 170 кбит/с. Современные же модели сотовых телефонов и «смартфоны» (устройства, сочетающие в себе функции мобильного телефона и карманного компьютера) позволяют работать с Интернетом через GPRS при помощи встроенного программного обеспечения (программ для обмена электронной почтой, браузеров и пр.).

Технология Wi-Fi обеспечивает возможность доступа в Интернет путем соединения с беспроводной точкой доступа, подключенной к серверу локальной сети с выходом в Интернет или непосредственно к кабельному Интернет-каналу, на расстоянии в несколько сотен метров.

Технология WiMAX в настоящее время активно развивается как за рубежом, так и в России. Она во многом аналогична Wi-Fi, но, в отличие от нее, обеспечивает связь с точками доступа (базовыми станциями) на больших расстояниях — порядка нескольких миль. Поэтому технология WiMAX представляет собой весьма перспективное решение для России, обладающей значительными территориями (особенно в сельской местности), в том числе не оснащенными телефонной связью.

6. Компьютерная графика – виды, область применения. Обзор наиболее популярных форматов.

Цветовые моделиЦветовая модель — это система представления цветов с помощью ограниченного числа

доступных красок в полиграфии или цветовых каналов монитора. В разных цветовых моделях цвета образуются по разным формулам. Не следует путать цветовую модель с палитрой — набором цветов, получаемых с помощью смешения компонентов цветовой модели.

Цветовая модель предполагает создание оттенков на базе сложения или вычитания основных цветов в зависимости от того, для чего она предназначена — для печати или же для представления изображений на мониторе.

Разностные (или субтрактивные) цветовые модели ориентированы на цветную полиграфию. Они основаны на цветах, отраженных от поверхности (образующихся вычитанием части спектра), и поэтому в таких моделях результат смешения двух цветов оказывается темнее, чем каждая отдельная составляющая. В технической реализации подобной модели используется несколько (обычно три-четыре) цветов, которые печатаются прозрачными красками. На бумагу последовательно наносится каждый цвет, а их сочетание дает множество оттенков и качественное цветное изображение. При печати непрозрачными чернилами (так называемая плашечная печать) необходимо иметь краски всех используемых оттенков, качество печати, как правило, довольно низкое. Правда, этот способ позволяет добиться точного подбора определенного цвета (например, когда требуется точно воспроизвести оттенок логотипа), а также сэкономить средства, если набор цветов ограничен, — например, используются только черный и красный.

Цветовые модели на основе сложения цветов (называемые также аддитивными) предназначены для демонстрации изображений на экране монитора. В отличие от разностных моделей аддитивные модели описывают излучаемые цвета, и в них результат сложения лучей светлее, чем исходные составляющие по отдельности.

1. Цветовая модель CMYKЭто наиболее распространенная в полиграфии цветовая модель, предлагаемая по умолчанию в

основных профессиональных графических редакторах. Название этой модели (Cyan, Magenta, Yellow, blacK — CMYK) образовано из названий цветов четырех прозрачных красок, применяемых для многослойной печати (бирюзовый, пурпурный, желтый, черный). При печати в типографии используются четыре клише — по одному на каждую краску, и бумага последовательно подается к каждому клише. Поскольку чернила прозрачные, их можно наносить на одно и то же место, и таким образом получать миллионы оттенков цвета.

2. Модель RGBЭто самая распространенная цветовая модель, предназначенная для воспроизведения

изображений на экране монитора. В ней используются цвета трех лучей монитора: красный, зеленый, голубой (Red, Green, Blue — RGB). Интенсивность каждого луча может принимать значения от 0 до 255. Чем меньше интенсивность цветового канала, тем темнее цвет, чем она больше, тем цвет светлее. Если все три цвета имеют нулевую интенсивность, при их смешении получится черный цвет, и наоборот, абсолютно белый цвет можно получить, задав значение 255 для всех трех цветовых каналов (R255G255B255). Главным недостатком этой модели является невозможность сохранения необходимых для качественной полиграфии свойств изображения. Одна из причин этого в том, что цветовая гамма модели CMYK ограничена по сравнению с «компьютерными» моделями, так как многие цвета, яркость и насыщенность которых обусловлена свечением экрана, получить на бумаге невозможно. Поэтому дизайнеру так необходимо иметь точное представление о том, для чего он готовит изображение, чтобы работать сразу с нужной моделью и для «бумажной» графики использовать модель CMYK. Ведь при переходе от одной модели к другой (как и от формата к формату, от палитры к палитре) качество изображения скорее снизится, чем улучшится.

3. Модели HSB, HSV, HLSВсе эти модели объединяет то, что в их основе лежит попытка скопировать восприятие цвета

человеческим глазом. В модели HSB (Hue, Saturation, Brightness) каждый цвет определяется тоном (Hue), насыщенностью (Saturation) и яркостью (Brightness). Иногда она называется HSV (Hue, Saturation, Value) или HLS (Hue, Lightness, Saturation). Такими моделями удобно пользоваться при подборе цвета (эта возможность реализована в большинстве графических редакторов), но многие дизайнеры не используют эти модели потому, что их вполне устраивает модель RGB.

ПалитрыПалитрой называется используемый в конкретном графическом изображении набор цветов,

составленных на основе определенной цветовой модели. Чем меньше цветов в палитре, тем меньше файл изображения. Палитры можно создавать самостоятельно.

Для чего нужна палитра? В графическом файле приходится задавать значения цвета для каждого пиксела (элементарной единицы изображения). Описание всех пикселов изображения в теле

графического файла путем задания значений для каждой составляющей модели RGB привело бы к непомерному объему файла, а графика и так занимает большие пространства на жестких дисках. Для уменьшения объема необходимой информации можно ограничить количество используемых цветов (цвета могут быть любыми) и хранить уже не значение цвета, а его номер в определенном коде и пересчитывать его в RGB при загрузке в графический редактор или программу просмотра. Например, если размер палитры — один бит (только черный и белый цвета), то каждый пиксел изображения будет занимать один бит (принимая значение 1 или 0). С 16-битовой палитрой (такой режим называется High color) изображение уже может быть цветным, но краски оставляют желать лучшего. Достаточно качественная цветопередача обеспечивается, когда на каждый пиксел отводится 24 бита, что дает порядка 16 миллионов цветов в палитре (этот режим имеет название True color). При этом цвет обычно записывают как последовательность из трех чисел (в шестнадцатеричной системе счисления): например, #FFFFFF — это белый цвет, #000000 — черный, #FFOOOO - красный, #OOFFOO - зеленый, #OOOOFF - синий, #FFFFOO - желтый, а сине-голубой — это #3366СС.

1. Палитры, используемые по умолчаниюКак правило, удобнее и проще бывает пользоваться встроенными в профессиональные

графические редакторы палитрами по умолчанию: Default CMYK для печати и Default RGB для экранных презентаций.

2. Безопасная для Web палитраОсобо следует остановиться на безопасной для показа браузерами палитре. Эта небольшая

палитра — всего 216 цветов — встроена в Internet Explorer для ускорения загрузки страниц, ее не надо пересылать по сети Интернет. Если ваш цвет не попадает в безопасную палитру, он будет создан браузером посредством смешения существующих в палитре цветов и, скорее всего, будет безнадежно испорчен. Например, браузер покажет желтый цвет с редкими точками зеленого, чтобы передать оттенок. Поэтому при подготовке изображения для Интернета нужно обязательно использовать эту палитру, чтобы снизить риск искажения цветов. Лучше ограничиться в инструментальных средствах, чем сделать брак, тем более что 216 цветов, как правило, хватает для полноценного экранного просмотра.

3. Палитры оттенков серогоНеобходимо отметить, что эти палитры идеальны для подготовки изображений и документов,

предназначенных для черно-белой офсетной печати; в них также следует переводить изображения для профессиональной верстки. Эти палитры хорошо согласуются с одноименной цветовой моделью. Как правило, качественные изображения дизайнеру приходится готовить в цветном варианте.

Глубина цветаГлубина цвета изображения определяется количеством битов, которое выделяется для

хранения информации о цвете одного пиксела. Самое низкое качество — это черно-белый рисунок, когда для цветопередачи необходим всего один бит. Чем больше битов на пиксел мы используем, тем больше общее количество оттенков, нам становятся доступны более глубокие цвета, но одновременно растет размер файла изображения. Объем графических файлов иногда препятствует использованию режима True color (3 байта на пиксел), из-за низкого качества изображения теряется возможность качественной печати. Обычно приходится уменьшать глубину цвета волевым решением для уменьшения размеров файла изображения. Современные мониторы могут работать со всеми значениями глубины цвета.

Форматы графических файлов1. Растровые форматыРастровое изображение состоит из элементарных точек (пикселов). В графическом файле

растрового формата BMP (BitMap) хранятся координаты точек изображения и значения цвета для каждой из них. Объем файла даже при сравнительно невысоком разрешении слишком велик. Ясно, что в большинстве случаев такой способ кодирования растровых изображений несет в себе избыточность: например, однотонной области рисунка будет соответствовать множество координат с одинаковым цветом, в то время как ее можно описать более компактно.

В файлах формата GIF (Graphics Interchange Format) близко расположенные одинаковые по цвету точки группируются в горизонтальные линии. Это позволяет существенно сократить объем графического файла. Но формат GIF все еще не дает возможности успешно сжимать фотографии, так как из-за большого разнообразия оттенков объединение в горизонтальные группы не особенно

эффективно. Очень остро эта проблема стала ощущаться с развитием Интернета, ведь по Сети требуется передавать огромное количество растровых изображений, и особенно фотографий.

Поэтому специально для транспортировки растровых изображений по Сети и был изобретен формат JPEG (или JPG, Joint Photographic Experts Group). В этом формате реализуется алгоритм сжатия, увеличивающий размер пикселов изображения. Таким образом, уменьшается количество пикселов и соответственно сокращается объем графического файла. Теряется информация, которая почти не воспринималась глазом, поэтому качество рисунка при таком сжатии практически не страдает. Очевидный недостаток формата JPEG в том, что увеличить рисунок можно только с заметным ухудшением качества — ячейки изображения станут различимы. Правда, и в этом можно усмотреть некоторые достоинства — никто не сможет воспользоваться вашим рисунком, например увеличить его и распечатать. На сегодняшний день большинство фотографий в Интернете представлено именно этим форматом.

Конечно, размер графического файла будет сильно зависеть от формата и от характера изображения: рисунки с крупными фрагментами однородной заливки эффективнее сжимаются в GIF, а фотографии — в JPEG. Как правило, потери качества менее ощутимы в формате JPEG, чем в GIF.

Относительно новым является формат PNG (Portable Network Graphics), также специально разработаный для Интернета. Этот формат обладает одним важным свойством — в нем можно сохранять маску прозрачности изображения. Файлы этого формата увидят пользователи всех современных браузеров без необходимости устанавливать какие-либо дополнительные модули. Формат PNG пока не получил широкого распространения из-за высокой популярности формата JPEG.

Кроме того, существует еще множество различных форматов графических файлов, как правило, предназначенных для определенных графических редакторов. Например, программа Microsoft Gif Animator использует разновидности формата GIF (GIF69a, GIF67a), допускающие анимацию растровых изображений: в файл вставляются несколько кадров и затем последовательно воспроизводятся. Размеры такого файла получаются, как правило, внушительные.

В отличие от всех вышеперечисленных форматов, ориентированных главным образом на экранное представление графики и потому рассчитанных на цветовую модель RGB, формат TIFF (Tagged Image File Format) поддерживает как модель RGB, так и CMYK и является универсальным растровым форматом, применяемым в полиграфии. Файл в формате TIFF наиболее полно сохраняет основные параметры изображения. Формат TIFF допускает сжатие изображения в файле без потерь качества и поддерживает разнообразные алгоритмы сжатия, хотя и в этом случае размер файла не может сравниться с файлом JPEG.

2. Векторные форматыЧтобы понять, в чем суть векторного представления графики, возьмем простой пример. Пусть

в нашем рисунке есть дуга. В растровом формате будут сохраняться координаты и цвет каждой точки дуги и каждой точки фона. Однако на самом деле для описания формы дуги нужно всего четыре геометрических параметра: радиус, центр и координаты начала и конца дуги, то есть нам достаточно задать всего четыре точки вместо сотен.

В векторной графике элементы изображения рассматриваются как геометрические объекты с набором параметров. Мы получаем огромную выгоду без всяких потерь информации. Упрощаются и манипуляции с рисунком: например, можно легко масштабировать изображение дуги, просто меняя ее радиус. Для математического описания кривых обычно применяются так называемые кривые Безье, с помощью которых можно представить сложные криволинейные контуры. Цветовые параметры фигур в векторной графике также задаются формулами, что позволяет легко и очень точно задавать даже такие сложные виды заливки, как, например, градиентный или узорный.

Недостаток векторных изображений в том, что они не способны показать оригинал так реалистично, как это позволяет сделать растровый рисунок. Поэтому векторная графика используется, когда требуется точность элементов рисунка, а растровая — если нужна фотографическая естественность.

Примером часто используемого векторного формата, ставшего своеобразным стандартом обмена между разными приложениями, можно считать EPS (Encapsulated PostScript), однако на практике часто оказывается, что удобнее использовать для хранения векторной графики форматы CDR или AI, то есть рабочие форматы векторных редакторов CorelDRAW или Adobe Illustrator.

Обычно типография предпочитает работать с ними, а конкретный выбор редактора и его версии зависит от личных предпочтений руководства дизайнерской группы.

Векторная графика, конечно же, нашла серьезное применение и в компьютерной анимации. Чтобы сделать простейший фильм, нужно рассчитать траекторию движения фигуры и изменение масштаба, а затем определить количество генерируемых кадров. Нам не придется хранить и пересылать по линиям связи все кадры фильма — достаточно отправить первый кадр, формулу траектории, масштабный коэффициент последнего кадра и скорость показа кадров. Это дает выигрыш в объеме файлов и в скорости загрузки по Сети. Браузер пользователя должен иметь модуль, который выполнит вычисления по формулам и сгенерирует все кадры для просмотра фильма, ведь принцип показа изображения на экране монитора, по сути, является растровым. Компьютеры сейчас достаточно быстрые, и вычислительная мощность процессоров значительно опережает возможности пропускной способности линий связи, а требования пользователей Интернета к оформлению web-страниц постоянно растут. Им уже неинтересно рассматривать простые сайты, а хочется живой динамической графики, к тому же способной быстро загружаться.

Здесь дизайнеру приходят на помощь специализированные технологии, такие как технология Flash, позволяющая размещать на web-страницах мультфильмы. От дизайнера требуется только умение правильно использовать программу Macromedia Flash 5. Векторная анимированная графика хранится в формате SWF (этот формат используется браузерами для демонстрации векторных фильмов).

Обзор распространенных графических редакторовПри виде огромного разнообразия программ, имеющих то или иное отношение к работе с

графикой, начинающий дизайнер может просто растеряться. Как же выбрать программу, идеально подходящую для решения именно ваших задач, которая к тому же обеспечит вам максимально комфортную и эффективную работу? В этом разделе мы проведем небольшой обзор графических программ, и вы увидите, что правильный выбор приложения определяется главным образом кругом стоящих перед дизайнером задач: предстоит ли вам готовить изображения для печати, или вы будете рисовать шрифты, или же вы собираетесь разрабатывать web-страницы, или все вместе. Остальное уже дело индивидуальных предпочтений.

♦ Microsoft Paint. Простейший графический редактор, поставляемый вместе с операционной системой Windows, все же заслуживает упоминания, хотя он обладает минимумом возможностей и вряд ли может быть применен в сколько-нибудь серьезной задаче. Один из моих сотрудников как-то из готовил в нем рисунок для web-сайта, и после преобразования в GIF получилась вполне приличная картинка, которая и была успешно вставлена на страницу. Так что не следует пренебрегать простыми средствами только потому, что они снискали славу любительских программ.

♦ Microsoft Photo Editor — этот редактор предназначен в основном для работы с фотографиями. Часто он поставляется с пакетом Microsoft Office, по этому распространен довольно широко.

♦ Microsoft Image Composer — наиболее развитое средство обработки графики из всех программ фирмы Microsoft. Похоже, что по замыслу разработчиков он должен составить конкуренцию редактору Adobe Photoshop в части разработки графики для Интернета. Главное достоинство продукции Microsoft — простота и удобство интерфейса. Этот редактор занимает не много места на диске и очень быстро загружается. Однако для изображений, которые будут использованы в полиграфии, он практически непригоден. Поставляется вместе с редактором анимированной графики Microsoft Gif Animator и программой для создания web-страниц Microsoft FrontPage. Эти средства настолько простые и мощные, что многие как могут сопротивляются их продвижению, считая Билла Гейтса своим заклятым врагом и распространяя о нем разнообразные слухи. Тем не менее достоинства этих программ, избавляющих дизайнера от рутинной работы, неоспоримы: если раньше над каждой страницей web-сайта можно было сидеть часами, то теперь они делаются за считанные минуты.

♦ Adobe.Photoshop — самый совершенный профессиональный редактор растровой графики, и самый популярный. Его область — это обработка готовых изображений, таких как отсканированные фотографии. Последние версии уже дополнены компонентом для работы с web-графикой. Вместе с другими программами фирмы Adobe он может составить интегрированный пакет

дизайнерских программ, способный удовлетворить самые требовательные запросы.♦ Macromedia Flash — редактор анимированной векторной графики. Позволяет

изготавливать анимационные фильмы такого маленького размера, что их можно размещать в Интернете.

♦ Adobe Illustrator — векторный редактор, разработанный, видимо, в расчете на пользователей, оценивших все прелести Adobe Photoshop и ставших поклонниками фирмы Adobe. Во многом уступает редактору CorelDRAW.

♦ CorelDRAW — признанный лидер среди профессиональных графических редакторов. Если вы собираетесь серьезно работать с векторными изображениями, выбирайте CorelDRAW. Это повысит вашу ценность как специалиста. Редактор отлично справляется с такими задачами, как обработка и создание векторной и растровой графики, web-дизайн, верстка, цветоделение, разработка новых шрифтов, нанесение штрих-кодов. Является наилучшей программой для полиграфии. Поставляемые с ней дополни тельные программы обеспечивают работу с анимированной векторной графикой. Этот редактор поддерживает многостраничные документы. Однако следствием высокой мощности является требовательность к ресурсам компьютера.

Итак, лучшими графическими редакторами в настоящее время являются:♦ Редактор векторной графики — CorelDRAW 10.♦ Редактор анимированной векторной графики — Macromedia Flash.5.♦ Редактор web-страниц — Microsoft FrontPage 2002.♦ Редактор растровой графики — Adobe Photoshop 7.Как видно из приведенного выше списка, каждый производитель программного обеспечения

занимает лидирующее положение в какой-либо одной области компьютерной графики. Однако каждая из этих фирм выпустила и диверсифицированные редакторы, являющиеся орудием борьбы с конкурентами. Расчет здесь сделан на то, что приверженцы какого-либо продукта станут использовать и его младших братьев. Практически все фирмы могут предложить полный комплект дизайнерских и издательских приложений — редакторы растровой, векторной, анимированной графики и средства разработки web-страниц.

По степени комфортности интерфейса лидером является Microsoft. Можно с уверенностью сказать, что для создания web-сайтов наилучшим средством будет программа FrontPage. Ее простота, удобство, доступность, совместимость с офисными приложениями подкрепляются тем, что в настоящее время Microsoft Internet Explorer все прочнее занимает позиции самого распространенного браузера.

Интерфейс редактора CorelDRAW будет для вас прост и понятен, если вы знаете английский, в нем предусмотрены подсказки и подробная справочная система. Сложность самого редактора CorelDRAW вызвана обилием его возможностей.

Продукция Adobe отличается почти полным отсутствием понятных подсказок и неполным справочником, а локализованные версии, к сожалению, обычно появляются с опозданием (речь идет об официальной локализации, между тем в Интернете вы найдете множество патчей для русификации, но даже если оставить в стороне законность действий их создателей, качество их оставляет желать лучшего, да и стабильность работы программы они, как правило, ухудшают). В продуктах этой фирмы отсутствуют некоторые мощные эффекты, доступные, например, пользователям CorelDRAW, но зато она требует меньшего объема вычислительных ресурсов. Стоит отметить, что популярнейшая система верстки Page Maker выпускается этой же фирмой.

Фирма Macromedia выпускает редакторы, которые можно назвать простыми, если вы знаете английский, предусмотрены подсказки и понятный справочник. Редактор анимированной графики Macromedia Flash 5 заметно мощнее своих конкурентов. А его сложность вызвана обилием возможностей.

7. Служба WWW. Язык HTML, как средство создания информационных ресурсов Интернет.

Служба World Wide Web (WWW). Безусловно, это самая популярная служба современного Интернета. Ее нередко отождествляют с Интернетом, хотя на самом деле это лишь одна из его многочисленных служб.

В марте 1989 г. группой специалистов Европейского центра исследований в области ядерной физики в Женеве (CERN – Conseil Europeen pour la Recherche Nucleaire, public.web.cern.ch/Public/Welcome.html) во главе с Тимом Бернсом-Ли и Дэном Коноли было положено начало работам по созданию на базе Интернета единой распределенной гипертекстовой среды, позиционировавшейся как средство для оперативного распространения информации по физике высоких энергий между учеными всего мира. В январе 1992 г. этот проект был реализован, как раз и получив название Всемирной паутины.

На бытовом уровне гипертекст можно рассматривать как разветвленную и самовзаимосвязывающуюся документацию, позволяющую читателю исследовать ее в той последовательности, которую он сам выбирает.

Ключевое отличие Всемирной паутины от существовавших ранее электронных гипертекстовых систем – распределенность, позволяющая связывать воедино документы, физически расположенные в различных точках земного шара.

В последнее время классическое понятие гипертекста потеснилось термином «гипермедиа», намекающим на то, что современные информационные системы зачастую включают в себя и нетекстовые компоненты – графику, анимацию, звукозапись, видеоролики и т.д.

В основе WWW лежат узлы Интернета, на каждом из которых запущена программа-сервер, именуемая веб-сервером. Веб-сервер обслуживает запросы от клиентов в рамках протокола HTTP. Сеанс взаимодействия клиента и сервера на основе протокола HTTP называется транзакцией. В простейшем случае HTTP-транзакция состоит из 4 шагов:

- установка соединения (инициируется клиентом)- передача запроса от клиента серверу- передача ответа от сервера клиенту- разрыв соединения (инициируется сервером)Наиболее актуальной в данный момент версией протокола является HTTP 1.1. Эта версия

поддерживает так называемые постоянные соединения, при которых в рамках одного сеанса взаимодействия клиента и сервера может быть обработано несколько запросов.

Документы, возвращаемые сервером по запросу клиента, как правило, представляют собой гипертекстовые страницы (веб-страницы), сформированные при помощи языка HTML (HyperText Markup Language – язык разметки гипертекста). Веб-страницы обычно содержат гипертекстовые ссылки на другие документы подобного рода. Совокупность веб-страниц объединенных некоторыми общими признаками (общая тематика, принадлежность одному автору, расположение на одной физической машине, единый стиль оформления и т.д.), принято называть веб-сайтом.

Программы реализующие функции HTTP-клиента, именуются обычно веб-браузерами (to browse – пролистывать) или агентами пользователя (user agent). Эти программы позволяют пользователю загружать гипертекстовые страницы с тех или иных веб-узлов, отображать их содержимое, удобно перемещаться по гипертекстовым ссылкам от страницы к странице, от сайта к сайту.

Нестрого можно классифицировать сайты каккоммерческие (пример mail.ru) и некоммерческие сайты (пример ezhe.ru/b/)информационные (пример web-anatomy.ru) и презентационные сайты (пример cubebird.com)сайты сервисного характера (поисковые системы, каталоги ресурсов, форумы, доски

объявлений, чаты и т.д.).Наиболее важной чертой Web-страниц, реализуемой с помощью тегов HTML, являются

гипертекстовые ссылки. С любым фрагментом текста или, например, с рисунком с помощью тегов можно связать иной Web-документ, то есть установить гиперссылку. В этом случае при щелчке левой кнопкой мыши на тексте или рисунке, являющемся гиперссылкой, отправляется запрос на доставку нового документа. Этот документ, в свою очередь, тоже может иметь гиперссылки на другие документы.

Таким образом, совокупность огромного числа гипертекстовых электронных документов, хранящихся на серверах WWW, образует своеобразное гиперпространство документов, между которыми возможно перемещение. Произвольное перемещение между документами в Web-пространстве называют Web-серфингом. Целенаправленное перемещение между Web-документами называют Web-навигацией.

Гипертекстовая связь между сотнями миллионов документов, хранящихся на физических серверах Интернета, является основой существования логического пространства World Wide Web. Однако такая связь не могла бы существовать, если бы каждый Документ в этом пространстве не обладал своим уникальным адресом.

Адрес любого файла во всемирном масштабе определяется унифицированным указателем ресурса — URL.

Адрес URL состоит из трех частей.1. Указание службы, которая осуществляет доступ к данному ресурсу (обычно

обозначается именем прикладного протокола, соответствующего данной службе. Так, например, для службы WWW прикладным является протокол НТТP(HyperText Transfer Protocol — протокол передачи гипертекста). После имени протокола ставится двоеточие (:) и два знака «/» (косая черта): http://...

2. Указание доменного имени компьютера (сервера), на котором хранится данный ресурс: http://www.abcde.com...

3. Указания полного пути доступа к файлу на данном компьютере. В качестве разделителя используется символ «/» (косая черта):

http://www.abcde.com/Files/New/abcdefg.zipПри записи URL-адреса, важно точно соблюдать регистр символов.Именно в форме URL и связывают адрес ресурса с гипертекстовыми ссылками на Web-

страницах.Язык HTML создан Тимом Бернерсом-Ли в начале 1990-х годов. Он был основан на базе

существовавшего метаязыка SGML (Standard Generalized Markup Language – стандартный обобщенный язык разметки). Язык HTML – подмножество языка SGML.

В конце 1960-х гг. исследователи компании IBM под руководством Чарльза Гольдфарба начали работу по созданию универсальной системы для обмена юридическими документами. Создатели системы пришли к выводу, что необходимо четко разграничить логическую структуру документа с одной стороны, и его оформление, с другой.

Непосредственно в текст документа внедряются специальные управляющие конструкции – элементы разметки, позволяющие логически структурировать содержание, определить в тексте самостоятельные смысловые единицы (заголовки, абзацы, списки и т.д.). При этом конструкции разметки ничего не говорят о способах представления данных, т.е. об особенностях их отображения или воспроизведения, о внешнем виде форматирования.

Информация о способе представления хранится не в самом документе, а в отдельном файле – листе стилей. Такая схема позволяет автоматически обрабатывать одну и ту же информацию различными способами. Всякий документ может быть надежно обработан лишь в том случае, если он соответствует некоему единому стандарту. Для этой цели был задействован механизм определений типов документов (Document Type Definition, DTD). DTD – это файл, внешний по отношению к соответствующему документу.

Разделение содержания, представления и проверки на допустимость обеспечивает гибкость, так как таблицы стилей и DTD могут быть легко изменены, а структурная разметка остается постоянной.

Язык, соответствующий этой концепции, получил название GML и был создан в 1969 г.В дальнейшем работы были продолжены. В 1986 г. ISO приняла язык GML в качестве

международного стандарта, после чего в его названии появилась буква S.Десятью годами позже стандартом ISO стал язык DSSSL (Document Style Semantics and

Specification Language, язык для определения семантики и спецификации стиля документов), определяющий правила, в соответствии с которыми создаются таблицы стилей для SGML-документов.

Язык HTML – это не что иное, как один из типов документов SGML.HTML изначально позиционировался как язык логической, структурной разметки документов

и включал в себя возможности определения следующих элементов: гипертекстовые ссылки, заголовки, абзацы, списки и их пункты, чуть позже – графические изображения и веб-формы. Предполагалось, что внешний вид всех подобных элементов будет определять браузер на свое усмотрение. Т. е. веб-страницы не должны одинаково отображаться в различных браузерах. Этим

требованиям полностью отвечал HTML – язык версии 2.0, который стал официальной рекомендацией W3C (WWW Consortium) в 1995 г.

C середины 90-ых годов происходит коммерциализация всемирной паутины. Сайтам коммерческих компаний требуется яркое, броское, запоминающееся оформление страниц. Компания Netscape (на тот момент главный производитель браузеров) почувствовав конъюнктуру рынка, пожертвовала логической стройностью HTML. Позже к этому процессу подключилась компания Microsoft. Каждый производитель стремился встроить в свой браузер поддержку как можно большего количества разнообразных элементов HTML, отвечающих за визуальное представление информации.

В 1997 г. W3C, под нажимом Microsoft, утвердил рекомендацию HTML 3.2, который «по факту» вобрал в себя новые элементы визуального форматирования, но в то же время по-прежнему предполагавший вольность их интерпретации различными браузерами.

Однако несовместимость браузеров продолжала накапливаться. Поэтому кодировщикам приходилось разрабатывать разные варианты макетов веб-страниц, которые правильно отображались различными браузерами.

В 1996 г. консорциумом W3C была утверждена спецификация CSS ( Cascading Style Sheets, каскадные листы стилей). Каскадные листы стилей отделены от содержания веб-страниц и поэтому не вредят их внутренней логике. Полузабытый принцип разделения содержания и представления, заложенный разработчиками SGML, стал возрождаться.

Первая версия CSS – CSS1 оказалась почти не замеченной.Спецификация CSS2 (1998 г.) обладает большими возможностями. В ней предложена

усовершенствованная блочная модель, позволяющая представить любую веб-страницу как набор прямоугольных областей с различными свойствами.

В 1997 г. официальной рекомендацией W3C становится HTML версии 4.0. В рамках HTML 4 определяются 3 типа документов:1) Strict – строгий, предписывающий четкое соблюдение идеологии структурной, логической

разметки и подразумевающий отказ от большинства возможностей визуального представления данных;

2) Transitional – переходный, оставляющий право пользоваться некоторым наследием языка HTML 3.2;

3) Frameset – предназначенный для страниц использующих фреймы (изобретение компании Netscape, позволяющее поделить окно браузера на несколько фрагментов с тем, чтобы отображать в каждом из них разные документы.

Наиболее предпочтительным является использование типа документов Strict в тандеме с CSS2.

Язык SGML, в качестве универсального стандарта для хранения любых структурированных данных постепенно уступает место расширяемому языку разметки XML (eXtensible Markup Language). Этот язык представляет собой компактное подмножество SGML, отличающееся от прародителя более строгими и однозначными правилами.

HTML 4.01, утвержденный в конце 1999 г, стал тупиковой веткой – это последняя версия HTML, основанная на SGML.

Развитием HTML 4 стал расширяемый (eXtensible) язык разметки гипертекста – XHTML 1.0.XHTML 1.0 почти в точности повторяет функциональность HTML 4.01 и включает в себя все

те же три типа документов: Strict, Transitional и Frameset.XHTML 1.1 полностью упразднил типы документов Transitional и Frameset, утвердил

некоторые нововведения, на практике пока используется довольно редко. Он отстоит несколько дальше от привычного HTML.

В разработке находится версия XHTML 2.0, ушедшая в еще больший отрыв от HTML.То же самое относится и к CSS3 - перспективной версии CSS2.Построение HTML-документа.Под единой аббревиатурой HTML будем подразумевать два языка HTML 4.01 и XHTML 1.0.Документ HTML состоит из текста, составляющего содержание веб-страницы и управляющих

конструкций разметки – тегов.

Также используются так называемые ссылки на символьные объекты (Character Entity References, CER), позволяющие представлять внутри текста разные специальные символы (угловые скобки, кавычки и т.д.), которые, если их применить без помощи CER, могут быть неверно истолкованы браузером.

Структура HTML –документа выглядит примерно следующим образом:…<тег_1 атрибут_1=”значение_1” атрибут_2=”значение_2”>содержание_1&CER1; содержание_2<тег_2> содержание_3 </тег_2>содержание_4 &CER2;</тег_1>…Теги записываются в угловых скобках. Ссылки на символьные объекты начинаются со знака

& и заканчиваются точкой с запятой.Имена тегов могут содержать только латинские буквы и цифры. Различают открывающие и

закрывающие теги (start tags и stop tags). В закрывающих тегах имеется косая черта.В ХHTML – документах все теги нужно записывать только строчными буквами.Атрибуты определяют какие бы то ни было дополнительные, уточняющие параметры того

или иного тега.Завершенная структурная единица HTML-документа называется элементом. В большинстве

случаев элемент определяется парой тегов – start и stop tags. Такие элементы называются контейнерами, так как они хранят внутри себя те или иные данные.

Элементы-контейнеры могут быть вложенными друг в друга:<тег_1> … <тег_2> … </тег_2> … </тег_1>В XHTML любой открывающий тег должен иметь парный закрывающий тег. Для описания

пустых элементов вместо записи <тег></тег> принято использовать сокращенную форму: <тег />.Минимально возможный документ, согласно стандарту, должен состоять из двух

обязательных составляющих:- ссылки на определение типа документа (DTD) и- элемента <title> … </title>, содержащего название документа.Пример возможного HTML-документа:

<!DOCTYPE HTML PUBLIC “-//W3C//DTD HTML 4.01//EN” “http://www.w3.org/TR/html4/strict.dtd”><title>Минимальный документ</title><p>Эта веб-страница имеет простейшую структуру из всех возможных</p>

Убедиться в том, что документ соответствует стандарту, можно при помощи он-лайнового валидатора, доступного на сайте Консорциума W3C по адресу validator.w3.org.

XHTML- документ может содержать только один корневой элемент разметки, кроме того являются обязательными элементы <head>…</head> и <body>…</body>, определяющие соответственно заголовок и тело документа.

Заголовок – это раздел документа, куда включаются служебные, вспомогательные, управляющие элементы, которые не являются частью контента страницы. Такие элементы не отображаются в окне браузера. К их числу относится и тег <title> … </title>, содержимое которого показывается лишь в заголовке окна браузера.

Тело документа – это контейнер, куда помещается полезное содержание веб-страницы. Оно отображается в окне браузера и воспроизводится прочими пользовательскими агентами в соответствии с определенными для них правилами.

Пример страницы, соответствующей стандарту XHTML 1.0 Strict

<!DOCTYPE html PUBLIC “-//W3C//DTD XHTML 1.0 Strict//EN” “http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-strict.dtd”>

<html><head>

<title>Минимальный документ</title></head><body>

<p>Эта веб-страница имеет простейшую структуру из всех возможных</p></body>

</html>