Интернет. История и структура

Основными ячейками глобальной сети являются локальные вычислительные сети. Если некоторая локальная сеть непосредственно подключена к глобальной, то и каждая рабочая станция этой сети может быть подключена к ней.

Существуют также компьютеры, которые  непосредственно подключены к глобальной сети. Они называются хост - компьютерами (host - хозяин). Хост – это любой  компьютер, являющийся постоянной частью Internet, т.е. соединенный по Internet – протоколу с другим хостом, который в свою очередь, соединен с другим, и так далее.

Структура глобальной сети Internet

Для подсоединения линий связи  к компьютерам используются специальные  электронные устройства, которые  называются сетевыми платами, сетевыми адаптерами, модемами и т.д.

Практически все услуги Internet построены  на принципе клиент-сервер. Вся информация в Интернет хранится на серверах. Обмен  информацией между серверами  осуществляется по высокоскоростным каналам  связи или магистралям. Серверы, объединенные высокоскоростными магистралями, составляют базовую часть сети Интернет.

Отдельные пользователи подключаются к сети через компьютеры местных  поставщиков услуг Интернета, Internet - провайдеров (Internet Service Provider - ISP), которые имеют постоянное подключение к Интернет. Региональный провайдер, подключается к более крупному провайдеру национального масштаба, имеющего узлы в различных городах страны. Сети национальных провайдеров объединяются в сети транснациональных провайдеров или провайдеров первого уровня. Объединенные сети провайдеров первого уровня составляют глобальную сеть Internet.

Передача информации в Интернет обеспечивается благодаря тому, что  каждый компьютер в сети имеет  уникальный адрес (IP-адрес), а сетевые  протоколы обеспечивают взаимодействие разнотипных компьютеров, работающих под управлением различных операционных систем.

В основном в Интернет используется семейство сетевых протоколов (стек) TCP/IP. На канальном и физическом уровне стек TCP/IP поддерживает технологию Ethernet, FDDI и другие технологии. Основой семейство протоколов TCP/IP является сетевой уровень, представленный протоколом IP, а также различными протоколами маршрутизации. Этот уровень обеспечивает перемещение пакетов в сети и управляет их машрутизацией. Размер пакета, параметры передачи, контроль целостности осуществляется на транспортном уровне TCP.

Прикладной уровень объединяет все службы, которые система предоставляет  пользователю. К основным прикладным протоколам относятся: протокол удаленного доступа telnet, протокол передачи файлов FTP, протокол передачи гипертекста HTTP, протоколы электронной почты: SMTP, POP, IMAP, MIME.

Способы доступа  в Интернет

В настоящее время  известны следующие способы доступа в Интернет:

1. Dial-Up (когда компьютер пользователя подключается к серверу провайдера, используя телефон)– коммутируемый доступ по аналоговой телефонной сети скорость передачи данных до 56 Кбит/с;
2. DSL (Digital Subscriber Line) - семейство цифровых абонентских линий, предназначенных для организации  доступа по аналоговой телефонной сети, используя кабельный модем. Эта технология (ADSL, VDSL, HDSL, ISDL, SDSL, SHDSL, RADSL под общим названием xDSL) обеспечивает высокоскоростное соединение до 50 Мбит/с (фактическая скорость до 2 Мбит/с). Основным преимуществом технологий xDSL является возможность значительно увеличить скорость передачи данных по телефонным проводам без модернизации абонентской телефонной линии. Пользователь получает доступ в сеть Интернет с сохранением обычной работы телефонной связи;
3. ISDN - коммутируемый доступ по цифровой телефонной сети. Главная особенность использования ISDN - это высокая скорость передачи информации, по сравнению с Dial-Up доступом. Скорость передачи данных составляет 64 Кбит/с при использовании одного и 128 Кбит/с, при использовании двух каналов связи;
4. Доступ в Интернет по выделенным линиям (аналоговым и цифровым). Доступ по выделенной линии - это такой способ подключения к Интернет, когда компьютер пользователя соединен с сервером провайдера с помощью кабеля (витой пары) и это соединение является постоянным, т.е. некоммутируемым, и в этом главное отличие от обычной телефонной связи. Скорость передачи данных до 100 Мбит/c.
5. Доступ в Интернет по локальной сети (Fast Ethernet). Подключение осуществляется с помощью сетевой карты (10/100 Мбит/с) со скоростью передачи данных до 1 Гбит/с на магистральных участках и 100 Мбит/сек для конечного пользователя. Для подключения компьютера пользователя к Интернет в квартиру подводится отдельный кабель (витая пара), при этом телефонная линия всегда свободна.
6. Спутниковый доступ в Интернет или спутниковый Интернет (DirecPC, Europe Online). Спутниковый доступ в Интернет бывает двух видов - ассиметричный и симметричный:

• Обмен данными компьютера пользователя со спутником двухсторонний;
• Запросы от пользователя передаются на сервер спутникового оператора через любое доступное наземное подключение, а сервер передает данные пользователю со спутника. Максимальная скорость приема данных до 52,5 Мбит/с (реальная средняя скорость до 3 Мбит/с).

7. Доступ в Интернет с использованием каналов кабельной телевизионной сети, скорость приема данных  от 2 до 56 Мб/сек. Кабельный Интернет (“coax at a home”). В настоящее время известны две архитектуры передачи данных это симметричная и асимметричная архитектуры. Кроме того, существует два способа подключения: а) кабельный модем устанавливается отдельно в каждой квартире пользователей; б) кабельный модем устанавливается в доме, где живет сразу несколько пользователей услуг Интернета. Для подключения пользователей к общему кабельному модему используется локальная сеть и устанавливается общее на всех оборудование Ethernet.
8. Беспроводные технологии последней мили:
• WiFi
• WiMax
• RadioEthernet
• MMDS
• LMDS
• Мобильный GPRS – Интернет
• Мобильный CDMA – Internet

Подробнее о беспроводных технологиях:

• WiFi (Wireless Fidelity - точная передача данных без проводов) – технология широкополосного доступа к сети Интернет. Скорость передачи информации для конечного абонента может достигать 54 Мбит/с. Радиус их действия не превышает  50 – 70 метров. Беспроводные точки доступа применяются в пределах квартиры или в общественных местах крупных городов. Имея ноутбук или карманный персональный компьютер с контроллером Wi-Fi, посетители кафе или ресторана (в зоне покрытия сети Wi-Fi) могут быстро соединиться с Интернетом.
• WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access), аналогично WiFi - технология широкополосного доступа к Интернет. WiMAX, в отличие от традиционных технологий радиодоступа, работает и на отраженном сигнале, вне прямой видимости базовой станции. Эксперты считают, что мобильные сети WiMAX открывают гораздо более интересные перспективы для пользователей, чем фиксированный WiMAX, предназначенный для корпоративных заказчиков. Информацию можно  передавать на расстояния до 50 км со скоростью до 70 Мбит/с.
• RadioEthernet - технология широкополосного доступа к Интернет, обеспечивает скорость передачи данных от 1 до 11 Мбит/с, которая делится между всеми активными пользователями. Для работы RadioEthernet-канала необходима прямая видимость между антеннами абонентских точек. Радиус действия до 30 км.
• MMDS (Multichannel Multipoint Distribution System). Эти системы способна обслуживать территорию в радиусе 50—60 км, при этом прямая видимость передатчика оператора является не обязательной. Средняя гарантированная скорость передачи данных составляет 500 Кбит/с — 1 Мбит/с, но можно обеспечить до 56 Мбит/с на один канал.
• LMDS (Local Multipoint Distribution System) - это стандарт сотовых сетей беспроводной передачи информации для фиксированных абонентов. Система строится по сотовому принципу, одна базовая станция позволяет охватить район радиусом в несколько километров (до 10 км) и подключить несколько тысяч абонентов. Сами БС объединяются друг с другом высокоскоростными наземными каналами связи либо радиоканалами (RadioEthernet). Скорость передачи данных до 45 Мбит/c.
• Мобильный GPRS – Интернет. Для пользования услугой "Мобильный Интернет" при помощи технологии GPRS необходимо иметь телефон со встроенным GPRS - модемом и компьютер. Технология GPRS обеспечивает скорость передачи данных до 114 Кбит/с. При использовании технологии GPRS тарифицируется не время соединения с Интернетом, а суммарный объем переданной и полученной информации. Вы сможете просматривать HTML-страницы, перекачивать файлы, работать с электронной почтой и любыми другими ресурсами Интернет.
• Мобильный CDMA - Internet. Сеть стандарта CDMA - это стационарная и мобильная связь, а также скоростной мобильный Интернет. Для пользования услугой "Мобильный Интернет" при помощи технологии CDMA необходимо иметь телефон со встроенным CDMA - модемом или CDMA модем и компьютер. Технология CDMA обеспечивает скорость передачи данных до 153 Кбит/с или до 2400Кбит/с - по технологии EV-DO Revision 0. Технологии EV-DO Revision A позволит абонентам получать мобильный доступ в Интернет со скоростью 3,1 мБит/сек.

9. В настоящее время для "последних метров" доступа в Internet применяются технологии Home PNA (HPNA) и HomePlug. Доступ в Интернет по выделенным линиям Home PNA или HPNA (телефонным линиям) и доступ через бытовую электрическую сеть напряжением 220 вольт (HomePlug, Plug — это штепсель). 
    
   Обычно доступ к Интернету по выделенным линиям Home PNA и HomePlug комбинируется с такими методами доступа как DSL, WiFi, и другими, т.е. для "последних метров" доступа применяются технологии Home PNA и HomePlug, а в качестве "последней мили" доступа используются DSL, WiFi и другие технологии. 
    
   Скорость передачи данных HPNA 1.0 составляет 1 Мбит/с, а расстояние между наиболее удаленными узлами не превышает 150 метров. Спецификация HomePNA 2.0 обеспечивает доступ со скоростью до 10 Мбит/с и расстояние до 350 м. 
    
   Технология Home PNA применяется в основном для организации домашней сети с помощью сетевых адаптеров. Подключение к глобальной сети можно осуществить с помощью роутера через сети общего доступа. Кроме того, технология HPNA предназначена для организации коллективного доступа в Интернет (например, для подключения жилого дома или подъезда дома к Интернет по существующей телефонной проводке). Телефонную линию при этом можно использовать для ведения переговоров. 
    
   Стандарт HomePlug 1.0 доступ к Интернет через бытовую электрическую сеть поддерживает скорость передачи до 14 Мбит/с. максимальная протяжённость между узлами до 300 м. Компания Renesas, выпустила модем в виде штепсельной вилки для передачи данных по электросетям. 
    
   Технология PLС (Power Line Communication) позволяет передавать данные по высоковольтным линиям электропередач, без дополнительных линий связи. Компьютер подключается к электрической сети и выходит в Интернет через одну и ту же розетку. Для подключения к домашней сети не требуется никаких дополнительных кабелей. К домашней сети можно подключить различное оборудование: компьютеры, телефоны, охранную сигнализацию, холодильники и т.д.

Домены и  протоколы

Виды доменных зон:  
Как известно, в настоящее время административные функции в Интернете выполняет общественная организация ICANN (Корпорация по распределению номеров и имен в Интернете), которая базируется в американском штате Калифорния. Ее деятельность сводится к распределению блоков IP-адресов и регулированию прав на доменные имена верхнего уровня. Домены бывают географическими (закрепленными за какой-нибудь страной) и экстерриториальными (общемировые).

Имена зон условно можно разделить на "организационные" и "географические". В высшей зоне зарегистрированы следующие "организационные" зоны:

• com commercial (коммерческие)
• edu educational (образовательные)
• gov goverment (правительственные)
• mil military (военные)
• net network (организации, обеспечивающие работу сети)
• org organization (некоммерческие организации)
• biz для бизнеса
• pro для профессионалов
• info для информационных сайтов
• tv для телевизионных компаний (домен был выкуплен у острова Тувалу) 
   
  

Протоколы в  Интернет

Пользователи в Интернет работают по единым правилам. В качестве общего языка в сети Интернет используются протоколы обмена данными.

Протокол – это правила взаимодействия. Например, дипломатический протокол предписывает, как поступать при встрече зарубежных гостей или при проведении приемов. Сетевой протокол предписывает правила работы компьютерам, которые подключены к сети. Стандартные протоколы заставляют разные компьютеры “говорить на одном языке”. Таким образом осуществляется возможность подключения к Интернет разнотипных компьютеров (IBM, Macintosh), работающих под управлением различных операционных систем (Windows, UNIX, MS DOS).

В Интернет имеется несколько уровней  протоколов, которые взаимодействуют  друг с другом. На нижнем уровне используются два основных протокола: IP (Internet Protocol) – Протокол Интернета и TCP (Transmission Control Protocol) – Протокол управления передачей. Так как эти два протокола тесно взаимосвязаны, то их часто объединяют, и говорят, что:

В сети Интернет базовым протоколом является TCP/IP. Все остальные многочисленные протоколы строятся на основе именно протокола TCP/IP.

Протокол TCP разбивает информацию на порции и нумерует все порции, чтобы при получении можно было правильно собрать информацию (подобно разборке деревянного сруба нумеруют бревна, чтобы быстро собрать дом в другом месте). Далее с помощью протокола IP все части передаются получателю, где с помощью протокола TCP проверяется, все ли части получены. Так как отдельные части могут путешествовать по Интернет самыми разными путями, то порядок прихода частей может быть нарушен. После получения частей TCP располагает их в нужном порядке и собирает в единое целое.

Для протокола TCP не имеет значения, какими путями информация путешествует по Интернет. Этим занимается протокол IP. К каждой полученной порции информации протокол IP добавляет служебную информацию, из которой можно узнать адреса отправителя и получателя информации. Если следовать аналогии с почтой, то данные помещаются в конверт, на котором пишется адрес получателя. Далее протокол IP так же как и обычная почта, обеспечивает доставку всех конвертов получателю. При этом скорость и пути прохождения разных конвертов могут быть различными. Если при путешествии отдельного конверта наблюдались помехи и информация пришла искаженной, следует повторный запрос об отправке искаженной части до тех пор, пока она не будет принята без искажений (в этом еще один плюс приема–передачи информации порциями).