6. Технологическая основа сети Интернет. Система адресации (IP-адреса, доменные имена, система DNS). Основные протоколы общения в сети.
С технической точки зрения, Интернет сегодня представляет собой миллионы находящихся в разных частях планеты компьютеров, которые связаны друг с другом волоконно-оптическими, спутниковыми или телефонными каналами. У Сети нет единого центра и единой администрации. Общую координацию его деятельности осуществляют международные организации, членами которых являются наиболее авторитетные эксперты из разных стран. Так, например, Internet Research Task Force занимается проблемами развития семейства протоколов TCP/IP, Internet Engineering Task Force - проблемами новых стандартов и протоколов, Internet Corporation for Assigned Names and Numbers - распределением адресного пространства в глобальном масштабе. Ключевые вопросы, представляющие всеобщий интерес для пользователей Интернет, вначале обсуждаются высококвалифицированными экспертами, а затем, в случае одобрения, принимаются сообща руководством наиболее авторитетных сетей. Остальные вправе присоединиться к новшествам или проигнорировать их, оказавшись, таким образом, в изоляции. Однако здравый смысл всегда берет верх, тем более, что нововведения приносят всем субъектам Интернет ощутимую пользу и никогда не идут во вред системе в целом.
В основе передачи данных в глобальных сетях лежит технология коммутации пакетов. Каждый передаваемый файл разбивается на небольшие порции, которые помещаются в пакет, содержащий адреса как отправляющего, так и принимающего компьютера. Пакеты путешествуют по сети самостоятельно, что фактически исключает возможность их безвозвратной утраты: при потере одного пакета он может быть легко переслан повторно. Поскольку каждый пакетик пересылается независимо от других и вперемешку с тысячами подобных, по одному телефонному кабелю одновременно могут работать большое число пользователей, совершенно не замечая этого. Это, помимо прочего, обеспечивает и относительную дешевизну передачи данных по Интернет, например, стоимость посылки электронного письма ничтожна по сравнению со стоимостью пересылки по факсу сообщения равного объема.
Глобальные компьютерные сети изначально разрабатывались таким образом, чтобы выход из строя их отдельных участков не приводил к полной остановке всей системы. По этой причине изначально была выбрана идеология, согласно которой все узлы Сети имели равные права относительно друг друга. Отсутствие "главных" компьютеров делает всю систему устойчивой, так как вывод из строя подобных центров мог бы привести к разрушению всей сети. Устойчивость работы достигается за счет системы маршрутизации, которая лежит в основе управления потоками данных в глобальных сетях. Эта система в автоматизированном режиме регулирует пересылку потоков пакетов с компьютера на компьютер по указанным адресам. Ее основными элементами являются маршрутизаторы, которые, располагаясь на узлах Сети, содержат постоянно актуализируемую информацию о текущем состоянии компьютеров сетевого окружения и каналов связи. Опираясь на таблицы маршрутизации, потоки данных направляются к цели оптимальными на данный момент путями в обход временно поврежденных участков. Именно эта технология обеспечивает высокую устойчивость глобальной сети, в которой отдельные узлы и линии связи могут выйти из строя, но вся сеть при этом не теряет своей работоспособности, автоматически осуществляя доставку данных в обход поврежденных участков.
Каждая входящая в Интернет сеть самостоятельно заботится о решении своих технологических, организационных и финансовых проблем. В их собственности или аренде находится все необходимое для передачи данных: каналы связи, мощные сервера и маршрутизаторы, осуществляющие регулирование информационных потоков. Бюджет сетей формируется за счет платы, взимаемой с конечных пользователей, которыми являются как целые организации, так и отдельные граждане. Конечный пользователь, оформивший контракт с определенным поставщиком доступа в Интернет (Internet Service Provider - ISP) в каждом случае соединяется только с местной сетью, предоставляемой провайдером. Все остальное - дело аппаратного и программного обеспечения, обеспечивающего беспрепятственное путешествие по виртуальному миру: для клиента любые переходы от сети к сети становятся абсолютно прозрачными. Финансовые взаиморасчеты между самими сетями практически полностью повторяют отношения между почтовыми ведомствами разных стран: получая плату с одного клиента в одной стране, почтовые службы производят взаимные расчеты, исходя из объемов переданной друг другу корреспонденции.
Интернет в целом и, в частности, Всемирная Паутина (World Wide Web) имеют систему адресации, обеспечивающую точную идентификацию каждого входящего в Сеть узла путем присвоения ему оригинального адреса, имеющего числовой вид. Подобный код, называемый IP-адресом, выглядит как 195.218.218.38 или 193.124.148.65, что позволяет обозначить все параметры, начиная от страны и заканчивая персональным компьютером каждого пользователя.
Однако большую известность имеет DNS (Domain Name System - система доменных имен). Ее задача - обеспечить уникальность каждого адреса в Сети, без необходимости запоминания чисел. Именно сервер DNS производит преобразование символьных (буквенных) адресов в числовые. Система образования доменных имен также логична и проста. Адрес любого web-сервера начинается с аббревиатуры http, обозначающей вид протокола передаваемых данных. Далее следуют двоеточие, две косые черты и латинские буквы www, после которых ставится точка. Затем идет конкретный адрес, содержащий название учреждения, персоны или аббревиатуру и, через точку, - указание на организационную или географическую принадлежность объекта.
· COM - доменное имя верхнего уровня для коммерческих организаций;
· ORG - доменное имя верхнего уровня для некоммерческих организаций;
· NET - доменное имя для организий сферы сетей передачи данных;
· GOV - для правительственных и государственных учреждений США.
· MIL - для организаций Мин.обороны США;
· EDU - для учебных заведений США;
· И др
Географическая принадлежность выражается двумя символами: .ru - Россия, .uk - Великобритания, .ca - Канада, .nl - Нидерланды и т.д.
Протоколы общения компьютеров в сети
Сеть Интернет объединяет десятки миллионов компьютеров самых разных типов: от персональных компьютеров разных моделей и фасонов до огромных больших и сверхбольших компьютеров — мэйнфреймов. Найти общий язык общения таких разношерстных машин друг с другом — весьма сложная задача. Она разрешается благодаря использованию созданной для этой сети системы протоколов общения компьютеров.
Основу этой системы составляют два главных протокола:
- Internet Protocol (IP) — межсетевой протокол, выполняет функции сетевого
уровня модели OSI;
- Transmission Control Protocol (TCP) — протокол управления передачей, выполняет функции транспортного уровня модели OSI.
Протокол IP организует разбиение сообщений на электронные пакеты (IP-дейтаграммы), маршрутизирует отправляемые пакеты и обрабатывает получаемые. TCP является типичным протоколом транспортного уровня: он управляет потоком данных, обрабатывает ошибки и гарантирует, что информационные пакеты получены все и собраны в нужном порядке.
Протоколы IP и TCP настолько тесно связаны, что их часто приводят под одним названием — протоколы TCP/IP.
На основе этих протоколов разработаны многие сетевые прикладные сервисные протоколы, среди которых следует отметить:
- File Transfer Protocol (FTP) — протокол передачи файлов;
- Telnet — протокол удаленного доступа, то есть дистанционного исполнения команд на удаленном компьютере;
- Simple Mail Transfer Protocol (SMTP) — простой протокол пересылки электронной почты;
- Hyper Text Transfer Protocol (HTTP) — протокол передачи гипертекста (используется при передаче сообщений в World Wide Web;
- Network News Transfer Protocol (NNTP) — протокол передачи новостей (телеконференций).
Эти протоколы формируют в сети соответствующие им прикладные процессы, а задача протокола TCP — обеспечить передачу данных между этими процессами. Одновременно в сети может выполняться несколько процессов, и, чтобы протокол TCP мог их опознать, они идентифицируются номерами, носящими название номеров порта. За некоторыми процессами номера порта жестко закреплены, например порт 21 — процесс передачи файлов FTP, порт 23 — процесс удаленного доступа к файлам Telnet и т. д.
Номер порта и IP-адрес (иногда такой набор называют сокетом) однозначно определяют процесс, выполняемый в сети.