Принципы функционирования Internet: модели взаимодействия, протоколы, схемы адресации

1.Введение

    При физическом соединении  двух и более компьютеров образуются  компьютерные сети.

Назначение всех видов компьютерных сетей определяется двумя функциями:

1. обеспечением совместной работы компьютеров и других устройств коллективного пользования (принтера, сканера и т.п.);
2. обеспечением доступа и совместного использования аппаратных, программных и информационных ресурсов сети (дискового пространства, коллективных баз данных и др.).

    По территориально-организационным  признакам компьютерные сети  принято разделять на локальные – LAN (Local Area Network) и глобальные – WAN (Wide Area Network).

    Локальные сети охватывают предприятия, группу учреждений или район и используют единый высокоскоростной канал передачи данных.

   Глобальные сети распространяют свое действие по всему миру и используют все каналы связи, включая спутниковые.

    Компьютерная сеть Интернет – это глобальная сеть, которая включает сети различных уровней, компьютеры и терминалы (для ввода и отображения данных).

    Полноценную работу в Интернет могут обеспечить современные цифровые линии связи, использующие технологию ISDN (Integrated Services Digital Network). Такие линии связи позволяют получать интегрированные услуги инфокоммуникаций при скорости передачи от 64 до 2048 кбит/с.

    Специальные стандарты  – протоколы, обеспечивают необходимую совместимость на каждом уровне. Протоколы могут быть реализованы аппаратно-программными средствами, поэтому программы, поддерживающие протокол, также называют протоколами.

    Основу сети Интернет составляет группа протоколов TCP/IP.

    Протокол TCP (Transmission Control Protocol) – транспортного уровня, он управляет тем, как происходит передача информации (данные "нарезаются" на пакеты и маркируются).

    IP (Internet Protocol) – протокол сетевого уровня, добавляет к пакету IP-адреса получателя и отравителя и отвечает на вопрос, как проложить маршрут для доставки информации.

Каждый компьютер, включенный в  сеть – хост, имеет свой уникальный IP-адрес. Этот адрес выражается четырьмя байтами, например: 234.049.123.101, и регистрируется в Информационном центре сети– InterNIC или в Network Solutions Inc (NSI). Организация IP-адреса такова, что каждый компьютер, через который проходит TCP-пакет, может определить, кому из ближайших "соседей" его нужно переслать.

    Для удобства пользователей  в Интернет введена доменная  адресация. Домены – группы  компьютеров, имеющие единое управление  и образующие иерархическую структуру. Доменное имя отражает иерархию доменов и состоит из сегментов, разделенных точкой. Например, interweb.spb.ru – адрес электронной справочной системы в Санкт-Петербурге. Самый последний (справа) называется именем домена верхнего уровня.

    Для установления соединения  между компьютерами в сети  нужно знать адрес домена, включающего  этот компьютер.

 

2.Подключение к сети  Интернет

   В 1969 году Министерством  обороны США была создана сеть, которая явилась предшественницей  Интернета, — ARPANET. ARPANET была экспериментальной сетью. Она проектировалась для исследований методов построения сетей, которые были бы устойчивы к частичным повреждениям, получаемым, например, при бомбардировке, и способных в таких условиях продолжать нормальное функционирование.. Основной принцип построения сети: любой компьютер связывается как равный с равным с любым другим компьютером.

    Международной организации  по стандартизации (International Standards Organization, ISO) нужны были годы, чтобы создать окончательный стандарт для компьютерных сетей, однако пользователи не ждали, а действовали. Через несколько лет Интернет стал единственным приемлемым способом для связи разноплатформенных компьютеров.

    Процесс улучшения сети  идет постоянно. На самом деле  Интернет не просто сеть —  это структура, объединяющая обычные  сети. Что включает в себя Интернет? Раньше ответ был бы достаточно прост: все сети, работающие по протоколу IP и объединенные для формирования единой сети своих пользователей.

   Всемирная паутина —  World Wide Web (WWW) появилась намного позже, в 1991 году. Ее автор — Тим Бернерс Ли из Европейского центра ядерных исследований (CERN), расположенного в Женеве (Швейцария). Мало кому известная, появившаяся за счет энтузиазма, технология обеспечила лавинообразный рост популярности Интернета и появление того океана информации, который мы видим сейчас.

   Для большинства пользователей мировой сети существует три основных информационных технологии Интернет: электронная почта (e-mail), файловые архивы FTP и World Wide Web. Чтобы воспользоваться этими полезными услугами, необходимо стать пользователем Интернет.

   Как начать работу в сети? Какое оборудование для этого нужно? Постараемся подробно и осмысленно рассмотреть эти вопросы. Начнем обсуждение с выбора телекоммуникации, соединяющего пользователей между собой и/или с поставщиком Интернет-услуг. Наиболее распространенные способы соединения обычного пользователя с поставщиком сетевых услуг (провайдером) - это по коммутируемым линиям. Существует два способа подключения: dial-up connection (соединение с провайдером через телефонного оператора с максимальной пропускной способностью 56Кбит/c) и DSL (digital subscriber line - цифровая абонентская линия). Пропускная возможность DSL высока и в настоящее время этот способ подключения пользуется большой популярностью.

   Радикальным улучшением  обозначено применение сотовой, спутниковой или оптоволоконной связи. Последняя сегодня реализует пропускную способность до 1 Гбит/сек. Прежде чем говорить о информационных ресурсах Интернета, следует разобраться, каким образом можно подключиться к Всемирной сети. Ниже приведены основные способы, рис.1.

Рис. 1. Основные способы доступа  к Интернету

   Прямой (непосредственный) доступ к Интернету позволяет использовать самый полный спектр услуг Глобальной сети. Непосредственный доступ представляет собой прямой коннект локальной сети предприятия с Интернетом в качестве домена. Организация, имеющая прямой доступ, пользуется Сетью с высокой скоростью и высокой эффективностью постоянно, круглые сутки и практически 356 дней в году.

 

4. Семейство протоколов TCP/IP

   Протокол в сетевых технологиях  определяется как четко регламентированный  свод правил, которые одинаково применимы для различных систем (программ, шлюзов, пакетов данных и др.), участвующих в передаче информации.

   Структура протоколов TCP/IP имеет  четыре основных уровня и приведена  на рис.2.

Рис.2. Стек TCP/IP

 

   Самый нижний (уровень IV) соответствует уровню доступа к сети, который работает на основе популярных стандартных протоколах физического и канального уровня, таких, как Ethernet, Token Ring, SLIP, PPP и других. Протоколы этого уровня отвечают за пакетную передачу данных в сети на уровне аппаратных средств.

   Следующий уровень (уровень  III) обеспечивает межсетевое взаимодействие  при передаче пакетов данных  из одной подсети в другую. В качестве протокола в стеке  задействован протокол IP.

   Следующий уровень (уровень  II) является основным и работает на базе  протокола управления передачей TCP. Этот протокол необходим для надежной передачи сообщений между размещенными на разных машинах прикладными программами за счет образования виртуальных соединений между ними.

   И затем идет следующий уровень (уровень I),который называется на языке стека TCP/IP прикладным.

   Так как стек TCP/IP существует  достаточно давно, то он включает  в себя большое количество  протоколов и сервисов прикладного  уровня. Классифицируем протоколы по характеру выполняемых задач.

   Транспортные  протоколы предназначены для управления передачей данных между двумя машинами:

   TCP (Transmission Control Protocol). Этот протокол поддерживает передачу данных, которая основана на логическом соединении между передающим и принимающим компьютерами.

   Протоколы маршрутизации предназначены для обработки адресов данных и определения наилучших путей до адресата. Кроме того, они обеспечивают разбиение больших сообщений на несколько маленьких сообщений, которые затем передаются последовательной цепочкой и компонуются в единое целое на компьютере-получателе:

   IP (Internet Protocol). Протокол обеспечивает фактическую передачу данных.

   Протоколы поддержки сетевого адреса используются для идентификации машины с уникальным номером и именем.

• ARP (Address Resolution Protocol). Протокол определяет уникальные числовые адреса машин в сети.
• DNS (Domain Name System). Протокол для определения числовых адресов по именам машин.
• RARP (Reverse Address Resolution Protocol). Протокол для определения адреса машин в сети, но способом, обратным ARP.

   Прикладные сервисы представляют собой пользовательские программы, которые используются для получения доступа к различным услугам.    В основу взаимодействия компонентов информационных сервисов Сети в большинстве случаев положена модель «клиент-сервер». Как правило, в качестве клиента выступает программа, которая установлена на компьютере пользователя, а в качестве сервера - программа, установленная у провайдера. При этом возможны два варианта организации самой информационной системы, которая обеспечивает доступ к информационному ресурсу. Большинство систем Интернет построены по принципу взаимодействия "каждый с каждым", например система World Wide Wed, т.е. каждый пользователь может напрямую взаимодействовать с каждым сервером без посредников. Такой подход позволяет упростить всю технологическую схему построения системы, однако приводит к порождению большого трафика в Сети. Альтернативный вариант построения системы, например системы Usenet, когда пользователь может взаимодействовать только со «своим» сервером и не может обратиться к произвольному серверу в Сети.    В ряде случаев возможен выбор между первым способом реализации информационного обслуживания и вторым, например, это возможно в службе доменных имен DNS.         Администратор сервера может настроить его для работы через другой сервер или непосредственно с программами-клиентами. Аналогично настраиваются и специальные серверы-посредники для различных информационных серверов Интернет .

 

   «Клиент-Сервер» для информационных сервисов Интернет

 

   Принципиальным различием  между схемой с посредником  и схемой Usenet является то, что  при посреднике работа по доступу  к ресурсу перекладывается на  его плечи. При этом он будет  устанавливать соединение с каждым сервером в сети.

 

5. Заключение.

   Интернет - всемирная, "железная" паутина, состоящая из компьютеров,  кабелей и коммуникационного  оборудования, и содержащая огромное  количество информации.

   Существует много различных  прикладных программ, с помощью  которых пользователи получают доступ к информации. Все они имеют разный интерфейс и требуют тот или иной уровень знания технологий.

   Связь между компьютерами  в сети Интернет происходит  с помощью протокола TCP/IP. TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol) - стандарт, используемый для обмена данными между удаленными компьютерами.

   Каждый компьютер в сети  Интернет имеет уникальный цифровой  адрес. Эти адреса называются IP-адресами и выдаются провайдерами. IP-адрес представляет собой набор  4-х целых чисел, разделенных точками, каждое из которых не превышает 255.

   World Wide Web - самый популярный  сервис Интернет. Представляет собой  совокупность десятков миллионов  Web-серверов, разбросанных по всему  миру и содержащих огромное  количество информации. Документы Web, называемые Web-страницами, представляют собой журнально оформленные документы, содержащие мультимедиа элементы (графика, аудио, видео и т.д.), а также гиперссылки, при щелчке на которых, пользователи перемещаются с одного документа на другой.