ГЛОБАЛЬНАЯ СЕТЬ ИНТЕРНЕТ: ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ

ГЛОБАЛЬНАЯ СЕТЬ ИНТЕРНЕТ: ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ
Глобальные информационные сети – одно из основных достижений человечества в
области информационных технологий, главная примета вхождения в эпоху
информационного общества. Делая возможным оперативное общение на огромных
расстояниях (в разных странах и даже на континентах), глобальные сети уже изменили
для многих людей характер и возможности образования и профессиональной
деятельности. Потенциальные возможности глобальных сетей пока используются лишь в
малой мере, но эта область прикладной информатики является самой динамичной.
Компьютерные телекоммуникации все настойчивее проникают в различные сферы
жизни современного общества: бизнес, финансы, средства массовой информации, науку и
образование.
Несмотря на то, что Россия довольно сильно отстает от развитых стран мира по
уровню развития связи как в плане охвата населения, так и, особенно, в плане качества
связи, за последние 3 – 4 года российские пользователи персональных компьютеров стали
активно использовать множество зарубежных и отечественных ресурсов, быстро
накапливающихся в телекоммуникационных сетях.
Пользователю глобальной сети доступен, по существу, весь мир. Сейчас слова
«глобальная сеть» являются синонимом понятия Internet, связанного с объединением
огромного числа сетей – национального, отраслевого и еще более узкого – регионального
– уровня. «Малые» сети имеют выходы (шлюзы) в сети более высокого ранга, в
согласованную систему адресов и протоколов (правил) передачи данных, и так образуют
Internet – сеть сетей.
Первоначально в глобальных сетях преобладал пакетный режим передачи
информации, называемый off-line. При этом пользователь передавал порцию информации
(или принимал ее) в коротком сеансе связи и отключался от сети на время, нужное для
обработки запроса. Такой режим позволял экономно использовать каналы передачи
информации. Сейчас же доступность и стоимость каналов передачи заметно понизилась,
развились технологии передачи, поэтому преобладает другой режим – диалоговый, или
как его чаще называют, on-line. Диалоговый режим (или режим реального времени), в
котором пользователь, получив порцию информации, может немедленно на нее
реагировать, подавать новую команду в сеть для получения новых порций информации.
История Интернета охватывает около полувека. В августе 1962 года Дж. Ликлайдер
из Массачусетского технологического института (США) выступил с серией заметок, в
которых содержалось документальное описание социального взаимодействия, которое
станет возможным благодаря сети. Автор предвидел создание глобальной сети
взаимосвязанных компьютеров, с помощью которой каждый сможет быстро получать
доступ к данным и программам, расположенным на любом компьютере. По духу эта
концепция очень близка к современному состоянию Интернет. В октябре 1962 года
Ликлайдер стал первым руководителем исследовательского компьютерного проекта в
Управлении перспективных исследований и разработок Министерства обороны США
(Defense Advanced Research Projects Agency, DARPA).
К концу 1969 года четыре компьютера были объединены в сеть, получившую
название ARPANet. Предполагалось, что эта сеть будет объединять компьютеры военных
научно-исследовательских и учебных заведений и использоваться для связи в случае
третьей мировой войны. В последующие годы число компьютеров, подключенных к
Arpanet, росло.
Параллельно с Arpanet развивались и другие компьютерные сети. Проблема
заключалась в том, что все они работали по-разному. Для того чтобы они могли работать
совместно, необходимо было выработать общий сетевой протокол.
В 1973 году была начата работа над проектом Internetting Project («Проект
объединения сетей»). Руководитель этого проекта Роберт Кан высказал идею открытой
сетевой архитектуры. Открытая сетевая архитектура подразумевает, что отдельные сети
могут проектироваться и разрабатываться независимо. В ходе выполнения проекта был
разработан протокол, удовлетворяющий требованиям окружения с открытой сетевой
архитектурой. Этот протокол был впоследствии назван TCP/IP (Transmission Control
Protocol/Internet Protocol – «Протокол управления передачей/Межсетевой протокол»). В
основу своих первоначальных рассуждений Кан положил четыре принципа:
 Каждая сеть должна сохранять свою индивидуальность. При подключении к
Интернет сети не должны подвергаться внутренним переделкам.
 Если пакет не прибыл в пункт назначения, источник должен вскоре повторно
передать его.
 Для объединения сетей должны использоваться черные ящики; позднее их
назовут шлюзами и маршрутизаторами. Шлюзы не должны хранить
информацию об отдельных протекающих через них потоках данных. Они
должны оставаться простыми, без сложных средств адаптации и
восстановления после разного рода ошибочных ситуаций.
 На эксплуатационном уровне не должно существовать глобальной системы
управления.
1 января 1983 года был осуществлен одновременный переход всех компьютеров в
составе ARPANET на протокол TCP/IP. Так был установлен стандарт, согласно которому
могла развиваться сеть Интернет.
В России первой сетью, связанной с Интернетом, стала сеть RELCOM, созданная в
1990 г. на базе Курчатовского института атомной энергии в Москве. Создатели сети –
физики – стремились получить канал оперативного общения со своими западными
коллегами в первую очередь для проведения совместных исследований. Однако, как это
часто бывает, созданная ими российская подсеть Интернет вскоре приобрела
самостоятельное значение. В 1996 г. эта сеть имела уже порядка 300 узлов и
насчитывала десятки тысяч абонентов.
В таблице приведены количественные данные на середину 2000 года (в тысячах
человек) о численности использующих Интернет россиян, проживающих в различных
регионах. Динамика развития Интернета в России такова, что мы имеем очень высокие
темпы развития Интернета и наше отставание от развитых стран начинает сокращаться.
Таблица 5.7
Численность пользователей Интернет в различных регионах России (в тыс. человек) на
середину 2000 года
Россия
Москва
С.Eвpoп.
Урал
Зап.
Вост.Сибирь и
(в целом)
Петербург
часть
Сибирь
Дальний
России
Восток
2770
694
303
781
311
295
386
Для того чтобы сеть могла функционировать, кроме абонентских пунктов в ней
существуют специальные компьютерные узлы связи, функционирующие круглосуточно
Их головные компьютеры называют серверами (этот термин используется в литературе в
нескольких смыслах в зависимости от контекста) или хост-машинами.
Конечный пользователь включается в обмен по своему усмотрению в желаемое для
него время. Он соединяется с ближайшей к нему хост-машиной, которая, в свою очередь,
соединяется с другими хост-машинами в соответствии с адресом, указываемым
пользователем сети, затем происходит обмен информацией. Если пользователь работает в
режиме on-line, то он сразу получает поступающую информацию и подает новые команды
в сеть для получения новых порций информации. В режиме off-line пользователь сети при
соединении с хост-машиной лишь передает свои сообщения и получает поступившую для
него к этому времени информацию. Хост-машина хранит поступившие на нее сообщения
до тех пор, пока пользователь их не заберет (или ограничивается разумным сроком
хранения).
Кроме хост-машин в сети важнейшую роль играют выделенные каналы связи –
транспортная основа глобальной сети. Выделенный канал может быть создан как на
основе обычного, медные телефонного кабеля, так и на основе оптоволоконного, а также
спутниковой радиосвязи. Хост-машины постоянно связаны между собой выделенными
каналами и обмениваются информацией в автоматическом режиме под управлением
специальных программ. Структура такой сети схематически изображена на рис. 5.6.
Рис.5.7. Структура глобальной компьютерной сети
Организации,
поддерживающие
хост-машины
и
выделенные
каналы,
предоставляющие доступ к сети другим организациям и частным лицам, называются
провайдерами (английская аббревиатура – ISP).
Интернет-провайдеры обеспечивают пользователям доступ к сервисам Интернета.
Под сервисами или службами Интернет понимаются виды услуг, которые оказываются
серверами, входящими в сеть. В истории Интернет существовали разные виды сервисов,
одни из которых в настоящее время уже не используются, другие постепенно теряют свою
популярность, в то время как третьи переживают свой расцвет. Перечислим те из
сервисов, которые не потеряли своей актуальности на данный момент:
1. Электронная почта (e-mail) – сервис передачи сообщений.
2. Телеконференции (Usenet, группы новостей) – разновидность сетевой газеты или
доски объявлений.
3. FTP – сервис передачи файлов.
4. Telnet – сервис удаленного доступа к компьютерам.
5. World-Wide Web (WWW, Web, «Всемирная паутина») – сервис поиска и просмотра
гипертекстовых документов, включающих в себя графику, звук и видео.
Важным моментом организации передачи данных в Интернет является система
адресации.
Адреса отправителя и получателя, входящие в состав IP-пакетов, конечно, не
являются привычными для нас почтовыми адресами. Внутри Интернет используется IPадресация. Компьютер, входящий в состав Интернет получает уникальный адрес,
состоящий из четырех чисел от 0 до 255, отделенных друг от друга точками, например:
192.168.1.14.
Расшифровка такого адреса ведется слева направо. Первое число – номер наиболее
крупной сети в составе Интернет, последнее – номер конкретного компьютера. Второе и
третье число обозначают участки сети, например, региональную и локальную сеть.
Однако человеку такие адреса запомнить достаточно сложно. Наша память устроена
так, что мы легче запоминаем слова, а не числа. Первоначально, пока количество
компьютеров в составе Интернет было невелико, все вновь подключаемые компьютеры
регистрировались в Network Information Center (NIC, Сетевой Информационный Центр). В
обязанности этого центра входили формирование и рассылка по сети списка IP-адресов
компьютеров и соответствующих им мнемонических имен. Однако со временем этот
список достиг таких размеров, что оперативные обновление и рассылка его стали
невозможны. Поэтому было решено отказаться от концепции сетевого центра.
Была введена доменная система имен (Domain Name System, DNS), согласно которой
ответственность за назначение имен возлагается на группы пользователей, отвечающих за
ту или иную область сети – домен. Приведем примеры доменных адресов:
vspu.ac.ru
vspu.ru.
В отличие от IP-адресов расшифровка доменных идет справа налево. Справа стоит
старший домен, домен первого уровня. Так, например, домен ru является частью
большинства адресов компьютеров на территории России. Первый из приведенных
адресов принадлежит Воронежскому государственному педагогическому университету.
Если ресурс не коммерческий, то можно избежать платы за содержание домена, добавив
домен второго уровня ac. Впрочем, чем короче адрес, тем легче он запоминается и тем
меньше вероятность того, что при его наборе будет допущена ошибка. Этим требованиям
в большей степени отвечает второй адрес vspu.ru, принадлежащий Волгоградскому
государственному педагогическому университету.
Легко запоминающееся доменное имя – один из факторов популярности ресурса.
Поэтому наиболее востребованные имена иногда даже разыгрываются в лотерею.
Доменные имена порой служат предметом купли-продажи. Зарегистрировав потенциально
популярное имя, недобросовестный пользователь затем пытается перепродать его за более
крупную сумму. Рекордом является покупка доменного имени business.com за 150 тысяч
долларов. Подобная регистрация доменного имени с целью последующей продажи
получила название киберсквоттинга.
Во многих случаях по старшему домену легко определить страну, где расположен
данный ресурс. Это может пригодиться хотя бы для того, чтобы определить, на каком
языке он создан. Кроме того, если имеется два приблизительно равноценных ресурса,
лучше выбирать тот, который территориально ближе к вам расположен. Полные списки
доменов старшего уровня приводятся в справочниках по Интернет. Примеры старших
доменов стран ближнего зарубежья
1. by – Белоруссия,
2. ua – Украина,
3. kz – Казахстан.
В этих странах находится наибольшее количество русскоязычных ресурсов. Из стран
дальнего зарубежья назовем

uk – Великобритания,

de – Германия,

fr – Франция,

it – Италия,

us – США.
Домен us используется крайне редко. Исторически сложилось так, что в США
используются трехбуквенные домены, указывающие на характер организации, которой
принадлежит домен. Так домен gov означает правительственную организацию, mil –
военную, com и появившийся недавно biz – коммерческую, edu – образовательное
учреждение, net – организацию, занимающуюся сетями, org – любую организацию.
Впрочем, опыт использования трехбуквенных доменов первого уровня начинают
перенимать у США и другие страны, так что в настоящее время по наличию
трехбуквенного домена нельзя судить со стопроцентной уверенностью, что данный ресурс
зарегистрирован в США.
Адрес любого ресурса в Интернет может быть однозначным образом описан с
помощью URL (Universal Resource Locator, универсальный указатель ресурса). URL
формируется следующим образом: <имя протокола>://адрес компьютера>{/<путь к
документу на компьютере>}
Примеры: http://www.microsoft.com/ie, http://193.232.127.161/~cstore/index.html
Абоненты или пользователи сети помимо компьютеров абонентских точек должны
иметь коммуникационное оборудование, позволяющее соединяться с маршрутизаторами
на стороне провайдера. Самый простой и распространенный способ подключения к сети
индивидуального пользователя – по коммутируемому каналу связи с использованием
модема. Коммутируемым каналом называется обычная телефонная линия, соединение в
которой происходит через стандартное оборудование телефонных станций (коммутаторы)
при наборе телефонного номера.
Модем – устройство преобразования цифровых сигналов в аналоговые и наоборот.
Преобразование это необходимо (по крайней мере, в настоящее время) при использовании
телефонных линий связи общего назначения, приспособленных к передаче аналоговых
сигналов звуковой частоты (т.е. модулированного электрического тока). Модем по своим
входным и выходным характеристикам должен соответствовать требованиям к
оборудованию, разрешенному для подключения к телефонной сети. Работа модема
определяется системой его команд и протоколом, стандартизованным Международным
консультативным комитетом по телефонии и телеграфии (МККТТ).
Основные характеристики модемов:
 максимальная скорость передачи данных;
 устойчивость связи на плохих линиях;
 протоколы сжатия данных и коррекции ошибок;
 возможность обновления микропрограмм в ПЗУ модема.
В скорости передачи данных модемами достигнут физический предел, определяемый
звуковыми частотами модуляции сигналов и равный приблизительно 30 кбод. Дальнейший
небольшой рост скорости передачи происходит за счет совершенствования алгоритмов
сжатия и передачи данных. Распространенный протокол v.90 обеспечивает асимметричную
связь на прием информации модемом со скоростью до 56600 бод и на передачу со
скоростью 33600 бод. Новый протокол v.92 также асимметричен и позволяет повысить
скорость приема до 48000 бод. Весьма полезными в этих протоколах являются функции
продолжения приема-передачи после восстановления оборвавшейся связи.
Однако, данные максимальные показатели относятся к идеальным условиям передачи
данных по линии и как правило не имеют ничего общего с реальным темпом передачи
данных в существующих линиях связи с помехами. На хороших современных линиях с
цифровыми АТС все модемы работаю практически одинаково хорошо, вне зависимости от
их фирмы-изготовителя и стоимости. Однако на старых линиях, некоторые из которых
уложены, например, в Москве, в конце XIX века, с аналоговыми АТС решающим фактором
становится именно устойчивость связи. При попытках установить высокую скорость
передачи информации происходит частые разрывы связи, на перезвон тратится
значительной время. Поэтому зачастую приходится снижать скорость передачи, чтобы
повысить устойчивость связи.
По видам передаваемой информации бывают следующие разновидности модемов:
 только для обмена данными между компьютерами;
 факс-модемы (передача данных + прием-передача факсов);
 факс-голос-модемы.
По компоновке различают внутренние (устанавливаемые в слот материнской платы
PCI) и внешние модемы, подключаемые к системному блоку через COM-порт или USBразъем. Наличие на внешних модемах светодиодов индикации делает их немного удобнее
в эксплуатации.
Однако использование модемов и коммутируемых линий для доступа в Интернет
становится устаревшим подходом, не обеспечивающим необходимой скорости передачи
данных и надежности. Все больше подключений даже индивидуальных пользователей
производится по выделенным линиям на основе технологий локальных сетей, которые
подводятся к квартирам наряду с другими коммуникациями.
Контрольные вопросы и задания
1. Каково значение глобальных сетей?
2. Каковы основные исторические вехи развития Интернет?
3. Охарактеризуйте принципы, положенные в основу Интернет.
4. Какие сервисы обеспечивает Интернет?
5. Опишите систему адресации Интернет.
6. Какое оборудование используется для подключения к Интернет?