Глобальна мережа Internet

Для кожного типу ліній  зв'язку розроблений відповідний  протокол логічного рівня, що займається керуванням передачею інформації з  каналу. До протоколів логічного рівня  для телефонних ліній відносяться  протоколи SLIP (Serial Line Interface Protocol) і PPP (Point to Point Protocol). Для зв'язку по кабелі локальної мережі - це пакетні драйвери плат ЛВС.

Протоколи мережевого рівня  відповідають за передачу даних між  пристроями в різних мережах, тобто  займаються маршрутизацією пакетів  у мережі. До протоколів мережного рівня належать IP (Internet Protocol) і ARP (Address Resolution Protocol).

Протоколи транспортного  рівня керують передачею даних  з однієї програми в іншу. До протоколів транспортного рівня належать TCP (Transmission Control Protocol) і UDP (User Datagram Protocol).

Протоколи рівня сеансів  зв'язку відповідають за установку, підтримку  й знищення відповідних каналів. У Internet цим займаються вже згадані TCP і UDP протоколи, а також протокол UUCP (Unix to Unix Copy Protocol).

Протоколи представницького рівня займаються обслуговуванням  прикладних програм. До програм представницького рівня належать програми, що запускаються, приміром, на Unix-сервері, для надання  різних послуг абонентам. До таких програм  відносяться: telnet-сервер, FTP-сервер, Gopher-сервер, NFS-сервер, NNTP (Net News Transfer Protocol), SMTP (Simple Mail Transfer Protocol), POP2 і POP3 (Post Office Protocol) і т.д.

До протоколів прикладного  рівня відносяться мережні послуги й програми їхнього

надання.

 

Про те, як працює Internet.

 

Переміщення біт  з одного місця на інше.

 

Сучасні мережі створюються  по багаторівневому принципі. Передача повідомлень у виді послідовності  бітів починається на рівні ліній  зв'язку й апаратури, причому лінії  зв'язку не завжди високої якості. Потім  додається рівень базового програмного  забезпечення, що керує роботою апаратури. Наступний рівень програмного забезпечення дозволяє наділити базові програмні  засоби додатковими необхідними  можливостями. Розширення функціональних можливостей мережі шляхом додавання  рівня за рівнем приводить до того, що Ви зрештою, одержуєте по-справжньому  дружній і корисний інструментарій.

Мережі з комутацією пакетів.

Коли Ви намагаєтеся уявити собі, що ж таке Internet і як він працює, цілком природно, що у Вас виникають  асоціації з телефонною мережею. Зрештою, обидві ці структури використовують електронні засоби передачі, обидві дозволяють установлювати з'єднання і передавати інформацію; крім того, у Internet в основному  використовуються виділені телефонні  лінії. На жаль, це невірне представлення, і воно є причиною нерозуміння  принципів роботи Internet. Телефонна  мережа – це мережа з комутацією каналів. Коли Ви робите виклик, Вам  виділяється деяка частина цієї мережі. Навіть якщо Ви не використовуєте нею (наприклад, знаходитеся в режимі утримання), вона залишається недоступною  для інших абонентів, яким у цей  момент потрібно подзвонити. Це приводить  до того, що такий дорогий ресурс, як мережа, використовується неефективно.

Більш відповідна дійсному положенню речей модель Internet –  поштове відомство США. Поштове  відомство являє собою мережу з комутацією пакетів. Тут у Вас  немає виділеної ділянки мережі. Ваша кореспонденція змішується з іншими листами, відправляється в поштову  відділення і сортується. Незважаючи на те що технології абсолютно різні, служба доставки пошти являє собою  досить точний аналог мережі; ми будемо продовжувати користатися цією моделлю у всіх інших розділах даної глави.

Міжсітковий протокол (IP).

За допомогою ліній  зв'язку забезпечується доставка даних  з одного пункту в іншій. Але Ви вже знаєте, що Internet може доставляти дані в багато точок, які розкидані  по всій земній кулі. Як це відбувається?

Різні ділянки Internet зв'язуються за допомогою системи комп'ютерів, з'єднуючих між собою мережею. Це можуть бути мережі Internet, мережі з маркерним  доступом, телефонні лінії.

Телефонні лінії і мережі Ethernet еквівалентні автомобілям і літакам служби доставки пошти. Маршрутизатори – це поштові підстанції; вони приймають рішення про те, куди направляти дані ("пакети"), так само, як поштова підстанція вирішує, куди направляти конверти з поштою. Кожна підстанція, чи маршрутизатор, не має зв'язку з іншими станціями. Місцева поштова відділення посилає лист на підстанцію, підстанція посилає його на іншу підстанцію і так далі, поки лист не дійде до адресата. Таким чином, кожної підстанції потрібно знати тільки, які маються з'єднання і який з "наступних стрибків" буде кращим для переміщення пакета ближче до пункту призначення. Схожа ситуація складається й у Internet: маршрутизатор дивиться, куди адресовані Ваші дані, і вирішує, куди їх посилати.

Відкіля Internet знає, куди варто  направити Ваші дані? Якщо Ви відправляєте лист, то, просто опустивши його в поштову скриньку без

конверта, Ви не можете розраховувати, що кореспонденція буде доставлена по призначенню. Лист потрібно вкласти  в конверт, написати на конверті адреса і наклеїти марку. Точно так само, як поштове відділення випливає за правилами, що визначають порядок роботи поштової мережі, визначені правила  регламентують порядок роботи Internet. Ці правила називають протоколами. Міжсітковий протокол (Internet Protocol, IP) відповідає за адресацію, тобто гарантує, що маршрутизатор знає, що робити з Вашими даними, коли вони надійдуть. Випливаючи з нашої аналогії з поштовим відомством, можна сказати, що міжсітковий протокол виконує функції конверта.

Деяка адресна інформація приводиться на початку Вашого повідомлення. Вона дає мережі досить зведень для доставки пакета даних.

В Internet адреси складаються  з чотирьох чисел, кожне з який не перевищує 256. При записі числа  відокремлюються одне від іншого крапками, наприклад:

192.112.36.

128.174.5.6

Адреса фактично складається  з декількох частин. Оскільки Internet – це мережа мереж, той початок  адреси містить інформацію для маршрутизаторів  про тім, до якої мережі відноситься  Ваш комп'ютер. Права частина адреси служить для того, щоб повідомити мережі, який комп'ютер повинний одержати цей пакет.1 Кожен комп'ютер у Internet має свій унікальний адрес. Internet виконує  свою задачу, коли її маршрутизатори направили  дані у відповідну мережу, а ця локальна мережа – у відповідний комп'ютер.

По цілому ряді технічних  причин (в основному це апаратні обмеження) інформація, що посилається  по IP- мережах, а розбивається на порції, називані пакетами. В одному пакеті звичайно, посилається від одного до 1500 символів інформації. Це не дає  можливості одному користувачу монополізувати мережу, однак дозволяє кожному розраховувати  на своєчасне обслуговування. Це також  означає, що у випадку перевантаження мережі якість її роботи трохи погіршується для всіх користувачів: вона не вмирає, якщо її монополізували кілька солідних користувачів.

Одне з достоїнств Internet полягає в тому, що для роботи на базовому рівні досить тільки міжсіткового протоколу. Оскільки Ваші дані містяться в IP- конверт, то мережа має всю інформацію, необхідну для переміщення цього пакета з Вашого комп'ютера в пункт призначення. Тут, однак, виникає відразу кілька проблем.По-перше, у більшості випадків обсяг інформації, що пересилається, перевищує 1500 символів. Якби пошта приймала тільки листівки, Вас би це, природно, розчарувало.

 

По-друге, може відбутися  помилка. Поштове відомство іноді  втрачає листа, а мережі іноді  втрачають чи пакети ушкоджують їх при передачі. Ви побачите, що на відміну  від поштових відділення Internet успішно вирішує такі проблеми.

По-третє, послідовність  доставки пакетів може бути порушена. Якщо Ви послали по одній адресі одне за іншим два листи, то немає  ніякої гарантії, що вони підуть по одному чи маршруті прийдуть у порядку їхнього  відправлення. Така ж проблема існує й у Internet.

Протокол керування  передачею (ТСР).

Для рішення згаданих вище проблем використовується "протокол керування передачею" (Transmission Control Protocol, TCP), що часто згадують разом із протоколом IP. Як варто було б надійти у випадку, якщо Ви хочете послати кому-небудь книгу, а пошта приймає тільки листа? Вихід один: вирвати з книги всі сторінки, укласти кожну в окремий конверт і кинути всі конверти в поштову скриньку. Одержувачу довелося б збирати всі сторінки (за умови, що жодне лист не пропав) і склеювати назад у книгу. От ці задачі і виконує ТСР.

Інформацію, що Ви хочете передати, ТСР розбиває на порції. Кожна порція нумерується, щоб можна було перевірити, чи вся інформація отримана, і озташувати дані в правильному порядку. Для передачі цього порядкового номера по мережі в протоколу є свій власний "конверт", на якому "написана" необхідна інформація . Порція Ваших даних міститься в конверт ТСР. Конверт ТСР, у свою чергу, міститься в конверт IP і передається в мережу.

На приймаючій стороні  програмне забезпечення протоколу  ТСР збирає конверти, витягає з  них дані і розташовує їх у правильному  порядку. Якщо яких-небудь конвертів  немає, програма просить відправника  передати їх ще раз. Після розміщення всієї інформації в правильному  порядку ці дані передаються тій  прикладній програмі, що використовує послуги ТСР.

Це, однак, трохи ідеалізоване представлення про ТСР. У реальному  житті пакети не тільки губляться, але  і перетерплюють зміни по дорозі через короткочасні відмовлення  в телефонних лініях. ТСР вирішує  і цю проблему. При приміщенні даних  у конверт виробляється обчислення так називаної контрольної суми. Контрольна сума – це число, що дозволять приймаючому ТСР виявляти помилки в пакеті.2 Коли пакет прибуває в пункт призначення, що приймає ТСР обчислює контрольну суму і порівнює її з тією, котру послав відправник. Якщо значення не збігаються, то при передачі відбулася помилка. Приймаючий ТСР відкидає цей пакет і запитує повторну передачу.

Структура доменної системи.

Коли Internet розрісся, на жаль, розміри файлів теж збільшилися. Стали виникати значні затримки при  реєстрації імен, пошук унікальних імен ускладнився. Крім того, на розсилання великого файлу на всі зазначені  в ньому комп'ютери йшло би багато мережевого часу. Стало очевидно, що такі темпи росту вимагають наявності  розподіленої інтерактивної системи. Ця система називається "доменною системою імен" (Domain Name System, DNS).

 

Структура доменної системи.

 

Доменна система імен являє  собою метод призначення імен шляхом покладання на різні групи  користувачів відповідальності за підмножини імен. Кожен рівень у цій системі  називається доменом. Домени відокремлюються один від іншого крапками:

ux.cso.uiuc.edu

nic.ddn.mil

yoyodyne.com

В імені може бути будь-яке  число доменів, але більше п'яти  зустрічається рідко. Кожен наступних  домен в імені (якщо дивитися ліворуч  праворуч) більше попереднього. В імені ux.cso.uiuc.edu елемент ux – ім'я реального комп'ютера з IP - адресою.

Відділ cso є відділом університету штату Іллінойс (uiuc). uiuc входить у національну групу навчальних закладів (edu). Таким чином, домен edu містить у собі всі комп'ютери навчальних закладів США; домен uiuc.edu – усі комп'ютери університету штату Іллінойс і т.д.

Кожна група може створювати й змінювати усі імена, що знаходяться  під її контролем. Якщо uiuc вирішить створити нову групу і назвати її ncsa, вона може ні в кого не запитувати дозволу. Усе, що потрібно зробити – це додати нове ім'я у свою частину всесвітньої бази даних, і чи рано пізно той, кому потрібно, довідається про це ім'я (ncsa.uius.edu). Аналогічним образом cso може купити новий комп'ютер, привласнити йому ім'я і включити в мережу, не запитуючи ні в кого дозволу. Якщо всі групи, починаючи з edu і нижче, будуть дотримувати правила, і забезпечувати унікальність імен, то ніякі дві системи в Internet не будуть мати однакового імені. У Вас можуть бути два комп'ютери з ім'ям fred, але лише за умови, що вони знаходяться в різних доменах (наприклад, fred.cso.uiuc.edu і fred.ora.com)Легко довідатися, відкіля беруться домени й імена в організації типу чи університету підприємства. Але відкіля беруться домени "верхнього рівня" типу edu? Вони були створені, коли була винайдена доменна система. Коли Internet стала міжнародною мережею, виникла необхідність надати закордонним країнам можливість контролю за іменами систем, що знаходяться в них. Для цієї мети створений набір двохбуквенних доменів, що відповідають доменам вищого рівня для цих країн. Оскільки ua – код України, то комп'ютер на території України може мати таке ім'я:

www.umc.ua

Остаточний план розширення системи присвоєння імен ресурсів у Internet був нарешті, оголошений комітетом IAHC (International Ad Hoc Committee). Відповідно до нових рішень, до доменів вищого рівня, що включає сьогодні com, net, org, додадуться:

Крім того, у рішеннях IAHC сказано, що засновується 28 уповноважених  агентств по присвоєнню імен в усьому світі. Як заявлено, нова система дозволить  успішно перебороти монополію, що була нав'язана єдиним уповноваженим  – компанією Network Solutions. Усі нові домени будуть розподілені між новими агентствами, а колишні будуть відслідковуватися спільно Network Solutions і National Science Foundation .

В даний час щомісяця реєструється приблизно 85 тисяч нових імен. Річна  оплата імені складає 50 доларів. Нові реєстраційні агентства повинні  будуть представляти сімох умовних  географічних регіонів. Для претендентів на роль агентств із кожного регіону  будуть улаштовані лотереї. Компанії, що бажають брати участь у них, повинні внести вступний внесок у  розмірі 20 тисяч доларів і мати страховку на суму не менш 500 тисяч  доларів на випадок нездатності  справитися з роллю реєстратора  доменних імен.

1 Провести границу між підадресом сітки і підадресом комп'ютера досить тяжко. Ця граница встановлюється за згодою між сусідніми маршрутизаторами. Добрим є те, що як користувачу, Вам николи не прийдеться турбуватись про це. Це має значення тільки при створенні сітки..