Принципы и организация сети Интернет
3.2. Принципы и организация сети Интернет
IP-адресация Интернет обладает некоторыми чертами почты, некоторыми чертами телеграфа и некоторыми чертами телефона. Так же как в телеграфе, в Интернете используется цифровая передача информации. Как в телефонной сети каждому телефону присваивается телефонный номер, так и каждому компьютеру в Интернете присваивается свой номер, который называется IP-адресом. Только в Интернете, в отличие от телефона, нет путаницы с локальными номерами и междугородними кодами: каждый IP-адрес имеет длину ровно 32 бита и записывается обычно как четыре десятичных числа (от 0 до 255), - например, 62.76.161.102. Это глобальная нумерация - каждый компьютер, подключенный к Интернету, имеет уникальный IP-адрес.
Наиболее глубокая аналогия существует между Интернетом и обычной почтой. В данном случае речь идет о том, что информация по Интернету передается в виде отдельных пакетов. Если нужно передать длинное сообщение, оно разбивается на нужное число кусочков, и каждый из них снабжается адресом отправителя, адресом получателя и некоторой служебной информацией. Каждый пакет передается по Интернету независимо от всех остальных и, в принципе, они могут следовать разными маршрутами. По прибытии пакетов на место из них собирается исходное сообщение. Это называется коммутацией пакетов.
Одним из главных преимуществ режима коммутации пакетов это - эффективное использование общих коммуникационных ресурсов. В Интернете каждый компьютер может одновременно принимать пакеты от большого количества других компьютеров. При этом возможны перегрузки коммутационных узлов (серверов) в результате большого количество информации. Однако все пакеты, пусть с небольшой задержкой, все равно дойдут до адресата в порядке своей очереди. В то же время, если в данный момент вы никакой информации не посылаете, то вы не потребляете никаких ресурсов сети, и тем самым можете находится «на линии» сколь угодно долго, не создавая помех другим.
Для обеспечения жизнеспособности всей сети необходимо, чтобы обмен информацией между различными ее блоками или отдельными компьютерами велся на основе общепринятых стандартов. Набор формальных правил о том, как и в каком виде, следует передавать данные между различными устройствами и программами, называется протоколом. Протокол позволяет корректно взаимодействовать программам, написанным разными авторами для разных типов компьютеров и операционных систем.
Интернет использует протокол TCP/IP. Этот протокол регламентирует, как следует разбивать длинное сообщение на пакеты, как должны быть устроены пакеты, как контролировать прибытие пакетов к месту назначения, что делать в случае ошибок передачи данных, и другие детали.
Собственно, Интернет представляет собой объединение десятков тысяч отдельных сетей, которые используют протокол TCP/IP и единое пространство IP-адресов. В остальном эти сети административно и финансово независимы.
Еще одно важное достоинство коммутации пакетов - это легкость объединения в единую сеть разных по скорости каналов связи. В связи с этим скоростные характеристики подключения к Интернету могут варьироваться в очень широких пределах, и разница будет заключаться лишь в скорости получения информации. Никаких других качественных отличий или ограничений не будет.
Рекомендуемые материалы
3.2.1. Доменная система имен и указатели ресурсов
Хотя люди уже привыкли пользоваться цифровыми номерами абонентов (например, звоня по телефону), все-таки имена, которые можно произнести, легче запоминаются и более удобны для использования. У большинства компьютеров в Интернете есть собственное имя, а не только IP-адрес. Служба, которая обеспечивает перевод имен компьютеров в их IP-адреса, называется Доменной Службой Имен (DNS). Это что-то вроде гигантского, распределенного по многим компьютерам телефонного справочника, с IP-адресами вместо телефонов.
Имя компьютера записывается как несколько слов, разделенных точками, например: vmi.elsu.ru. Это отражает иерархическую, или доменную, структуру службы DNS. В нашем примере “vmi” - это имя компьютера в домене (второго уровня) “elsu”, который принадлежит домену (первого уровня) “ru”. Администратор, который отвечает за домен первого уровня “ru” (Россия), зарегистрировал домен второго уровня “elsu.ru” (Елецкий университет) и передал туда все полномочия на регистрацию новых имен в пределах этого домена. В свою очередь администратор домена “elsu.ru” зарегистрировал имя “vmi.elsu.ru” за определенным IP-адресом. Такая структура службы DNS обеспечивает, с одной стороны, уникальность имен компьютеров в пределах всего Интернета, а с другой стороны, четкое разделение административной ответственности.
DNS - это особая служба Интернета, потому что она используется всеми остальными службами, от telnet до www. Перевод имен DNS в IP-адреса происходит автоматически. Для этого надо только указать вашему компьютеру IP-адрес сервера DNS - того компьютера, которому будут направляться соответствующие запросы.
Хотя не существует особых правил, как следует называть домены, в применении к доменам первого, самого верхнего уровня сложилась определенная практика. Международные организации и США используют домены первого уровня com - для коммерческих, org и net - для некоммерческих организаций. В большинстве стран существует один домен первого уровня для страны: ru - для России, de - для Германии, uk - для Великобритании и т.д.
Так же, как каждый компьютер имеет свое уникальное имя, уникальное имя имеет и каждый документ в Интернете. Это уникальное имя называется URL - Универсальный Указатель Ресурса (Universal Resource Locator). URL имеет следующую форму:
служба://имя_компьютера/директория/поддиректория/.../имя_файла
(например: http://iomas.vsau.ru/people/peopl3.htm).
В лекции "1 Основные типы больших интегральных схем" также много полезной информации.
Служба обозначается соответствующим протоколом, чаще всего вы встретите http:// для веб-страниц и ftp:// для файловых архивов. Обратите внимание, что используется "прямая" косая черта - "/", а не "обратная" - "". Также нужно иметь ввиду, что в названиях директорий, поддиректорий и файлов большие и малые буквы различаются.
3.2.2. Серверы, клиенты и протоколы
Известно, что развитие общества связано с разделением труда. Разделение труда выгодно использовать и между людьми, и между компьютерами. Это очевидно: всегда лучше, когда каждый занимается своим делом.
В Интернете есть два «сорта» компьютеров - серверы и клиенты. Серверы - это серьезные, надежные машины. Они работают 24 часа в сутки, 7 дней в неделю. Они постоянно соединены с Интернетом и готовы предоставлять сервис - доставлять документы или пересылать почту, отвечая при этом на десятки и сотни запросов одновременно. От их работоспособности зависит работа того множества компьютеров и локальных сетей, которые подключены к ним. Поэтому серверы и сопутствующая узловая коммуникационная аппаратура защищены от сбоев электропитания источниками бесперебойного питания (UPS). Чаще всего они работают под управлением того или иного варианта операционной системы UNIX. Серверы также называют хостами или сайтами, особенно применительно к веб-сайтам.
Клиенты - это те персональные компьютеры, за которыми сидят пользователи, то есть мы с вами. Сейчас это чаще всего компьютеры под управлением операционной системы Microsoft Windows различных версий. Здесь нет таких требований к надежности - в случае сбоя на вашем компьютере никто кроме вас от этого не пострадает. Зато взаимодействие клиентского компьютера с пользователем отлажено и стандартизовано. Часто такой компьютер не соединен с Интернетом постоянно, а подключается к нему по мере необходимости.
Та же самая терминология относится и к программам - существует клиентское программное обеспечение, которое взаимодействует с пользователем и формирует запрос, и серверное программное обеспечение, которое отвечает на такие запросы. Эти запросы формируются в соответствии с определенным протоколом.
