Состав и ресурсы Интернета

      Одновременно  с введением концепции WWW была представлена программа Mosaic, обеспечивающая отправку запросов и прием сообщений в формате HTML. Эта программа стала первым в мире Web-браузером, то есть программой для просмотра Web-страниц. После этого работа в Интернете перестала быть уделом профессионалов. Интернет превратился в распределенную по миллионам серверов единую базу данных, навигация в которой не сложнее, чем просмотр обычной мультимедийной энциклопедии. 

Глава II.

Состав  Интернет.

1) Организационное  обеспечение.

Во многих отношениях Internet похожа на религиозную организацию: в ней есть совет старейшин, каждый пользователь сети может иметь своё мнение о принципах её работы и принимать участие в управлении сетью. В Internet нет ни президента, ни главного инженера, ни Папы. Президенты и прочие высшие официальные лица могут быть у сетей, входящих в Internet, но это совершенно другое дело. В целом же в Internet нет единственной авторитарной фигуры. Направление развития Internet в основном определяет «Общество Internet», или ISOC (Internet Society). ISOC – это организация на общественных началах, целью которой является содействие глобальному информационному обмену через Internet. Она назначает совет старейшин, который отвечает за техническое руководство и ориентацию Internet. Совет старейшин IAB (Internet Architecture Board или «Совет по архитектуре Internet») представляет собой группу приглашённых лиц, которые добровольно изъявили принять участие в его работе. IAB регулярно собирается, чтобы утверждать стандарты и распределять ресурсы (например, адреса). Internet работает благодаря наличию стандартных способов взаимодействия компьютеров и прикладных программ друг с другом. Наличие таких стандартов позволяет без проблем связывать между собой компьютеры производства разных фирм. IAB несёт ответственность за эти стандарты, решает, нужен ли тот или иной стандарт и каким он должен быть. Если возникает необходимость в каком-нибудь стандарте, IAB рассматривает проблему, принимает этот стандарт и объявляет об этом по сети. Кроме того, IAB следит за разного рода номерами (и другими вещами), которые должны оставаться уникальными. Например, каждый компьютер Internet имеет свой уникальный 32-х разрядный адрес; такого адреса больше ни у одного компьютера нет. Как присваивается этот адрес, решает IAB. Точнее, сам этот орган присвоением адресов не занимается, он устанавливает правила присвоения адресов. У каждого пользователя в Internet имеется своё мнение относительно того, как должна функционировать сеть. Пользователи Internet выражают свои мнения на заседаниях инженерной комиссии IETF (Internet Engineering Task Force). IETF – ещё один общественный орган; он собирается регулярно для обсуждения текущих технических и организационных проблем Internet. Если возникает достаточно важная проблема, IETF формирует рабочую группу для дальнейшего её изучения. (На практике «достаточно важная» означает, как правило, что находится достаточно добровольцев для создания рабочей группы.) Посещать заседания IETF и входить в состав рабочих групп может любой; важно, чтобы он работал. Рабочие группы выполняют много различных функций – от выпуска документации и принятия решений о том, как сети должны взаимодействовать между собой в специфических ситуациях, до изменения значений битов в определённом стандарте. Рабочая группа обычно составляет доклад. Это может быть либо предоставляемая всем желающим документация с рекомендациями, которым следовать не обязательно, либо предложение, которое направляется в IAB для принятия в качестве стандарта. Старое правило для запутанных ситуаций гласит: «ищите денежный интерес». Это правило, однако не годится для Internet. Никто за неё не платит; нет никакой компании Internet, Inc. или другой, подобной ей, которая бы собирала со всех пользователей Internet взносы. Здесь каждый платит за свою часть. Национальный научный фонд платит за NSFNET, НАСА – за NASA Science Internet т т.д. Представители сетей собираются и решают, как соединяться и как финансировать эти взаимные соединения. Колледж или корпорация платит за подключение к региональной сети, которая, в свою очередь, платит за доступ к Internet поставщику на уровне государства. То, что Internet – бесплатная сеть, не более чем миф. Каждое подключение к ней кем-то оплачивается. Во многих случаях эти взносы не доводятся до фактических пользователей, что создает иллюзию «бесплатного доступа». Но есть и большое число пользователей, которые хорошо знают, что Internet не бесплатная сеть: многие пользователь вносят ежемесячную или почасовую плату за доступ к Internet с домашних компьютеров по линиям со скоростью до 56 Кбайт в секунду (так же, как в базовых сетях). В настоящее время наиболее быстро растёт число пользователей Internet, относящихся к таким категориям, как малые предприятия и частные лица, а они очень хорошо знают цену своим деньгам.

 Пора  поговорить об Internet именно как о  сети. Казалось бы, Internet вполне аналогична телефонной сети, и модель телефонной сети достаточно адекватно отражает ее структуру и работу. В самом деле, обе они электронные, обе позволяют вам устанавливать связь и передавать информацию. И Internet тоже состоит, в первую очередь, из выделенных телефонных линий. Но, увы! Картина эта неверна и приводит ко многим заблуждениям относительно работы Internet, к множеству недоразумений. Телефонная сеть - это так называемая сеть с коммутацией линий, т.е. когда вы делаете вызов, устанавливается связь и на все время сеанса связи имеется физическое соединение с абонентом. При этом вам выделяется часть сети, которая для других уже не доступна, даже если вы молча дышите в трубку, а другие абоненты хотели бы поговорить по действительно неотложному делу. Это приводит к нерациональному использованию очень дорогих ресурсов - линий сети. Internet же является сетью с коммутацией пакетов, что принципиально отличается от сети с коммутацией каналов.

Для Internet более подходит модель, которая поначалу может не внушать доверия: почта, обыкновенная государственная почтовая служба. Почта является сетью пакетной связи. Нет никакой выделенной вам части этой сети. Ваше послание перемешивается с посланиями других пользователей, кидается в контейнер, пересылается в другое почтовое отделение, где снова сортируется. Хотя технологии сильно разнятся, почта является прекрасным и наглядным примером сети с коммутацией пакетов. Модель почты удивительно точно отражает суть работы и структуры Internet. Ею мы и будем пользоваться далее.

2) Протоколы сети  Интернет и доменная  система.

Протоколы сети Интернет.

    Основное, что отличает Internet от других сетей - это ее протоколы - TCP/IP. Вообще, термин TCP/IP обычно означает все, что связано  с протоколами взаимодействия между  компьютерами в Internet. Он охватывает целое семейство протоколов, прикладные программы, и даже саму сеть. TCP/IP - это технология межсетевого взаимодействия, технология internet. Сеть, которая использует технологию internet, называется "internet". Если речь идет о глобальной сети, объединяющей множество сетей с технологией internet, то ее называют Internet.

    Свое  название протокол TCP/IP получил от двух коммуникационных протоколов (или протоколов связи). Это Transmission Control Protocol (TCP) и Internet Protocol (IP). Несмотря на то, что в сети Internet используется большое число других протоколов, сеть Internet часто называют TCP/IP-сетью, так как эти два протокола, безусловно, являются важнейшими.

Современные сети построены по многоуровневому  принципу. Чтобы организовать связь  двух компьютеров, требуется сначала  создать свод правил их взаимодействия, определить язык их общения, т.е. определить, что означают посылаемые ими сигналы  и т.д. Эти правила и определения называются протоколом. Для работы сетей необходимо запастись множеством различных протоколов: например, управляющих физической связью, установлением связи по сети, доступом к различным ресурсам и т.д. Многоуровневая структура спроектирована с целью упростить и упорядочить это великое множество протоколов и отношений. Взаимодействие уровней в этой модели - субординарное. Каждый уровень может реально взаимодействовать только с соседними уровнями (верхним и нижним), виртуально - только с аналогичным уровнем на другом конце линии.

Под реальным взаимодействием мы подразумеваем  непосредственное взаимодействие, непосредственную передачу информации, например, пересылку  данных в оперативной памяти из области, отведенной одной программе, в область  другой программы. При непосредственной передаче данные остаются неизменными все время. Под виртуальным взаимодействием мы понимаем опосредованное взаимодействие и передачу данных; здесь данные в процессе передачи могут уже определенным, заранее оговоренным образом видоизменяться.

Такое взаимодействие аналогично схеме цепи посылки письма одним директором фирмы другому.

Аналогичные связи и процессы имеют место  и в эталонной модели ISO OSI. Физическая связь реально имеет место  только на самом нижнем уровне (аналог почтовых поездов, самолетов, автомобилей). Горизонтальные связи между всеми остальными уровнями являются виртуальными, реально они осуществляются передачей информации сначала вниз, последовательно до самого нижнего уровня, где происходит реальная передача, а потом, на другом конце, обратная передача вверх последовательно до соответствующего уровня.

Модель ISO OSI предписывает очень сильную  стандартизацию вертикальных межуровневых взаимодействий. Такая стандартизация гарантирует совместимость продуктов, работающих по стандарту какого-либо уровня, с продуктами, работающими по стандартам соседних уровней, даже в том случае, если они выпущены разными производителями. Количество уровней может показаться избыточным, однако же, такое разбиение необходимо для достаточно четкого разделения требуемых функций во избежание излишней сложности и создания структуры, которая может подстраиваться под нужды конкретного пользователя, оставаясь в рамках стандарта.

Краткий обзор уровней.  

Уровень 0

- связан  с физической средой - передатчиком сигнала и на самом деле не включается в эту схему, но весьма полезен для понимания. Этот почетный уровень представляет посредников, соединяющих конечные устройства: кабели, радиолинии и т.д. Кабелей существует великое множество различных видов и типов: экранированные и неэкранированные витые пары, коаксиальные, на основе оптических волокон и т.д. Т.к. этот уровень не включен в схему, он ничего и не описывает, только указывает на среду.

Уровень 1

- физический. Включает физические аспекты передачи двоичной информации по линии связи. Детально описывает, например, напряжения, частоты, природу передающей среды. Этому уровню вменяется в обязанность поддержание связи и прием-передача битового потока. Безошибочность желательна, но не требуется.

Уровень 2

- канальный.  Связь данных.   Обеспечивает безошибочную передачу блоков данных (называемых кадрами (frame)) через уровень 1, который при передаче может искажать данные. Этот уровень должен определять начало и конец кадра в битовом потоке, формировать из данных, передаваемых физическим уровнем, кадры или последовательности , включать процедуру проверки наличия ошибок и их исправления. Этот уровень (и только он) оперирует такими элементами, как битовые последовательности, методы кодирования, маркеры. Он несет ответственность за правильную передачу данных (пакетов) на участках между непосредственно связанными элементами сети. Обеспечивает управление доступом к среде передачи. В виду его сложности, канальный уровень подразделяется на два подуровня: MAC (Medium Access Control) - Управление доступом к среде и LLC (Logical Link Control) - Управление логической связью (каналом). Уровень MAC управляет доступом к сети (с передачей маркера в сетях Token Ring или распознаванием конфликтов (столкновений передач) в сетях Ethernet) и управлением сетью. Уровень LLC, действующий над уровнем MAC, и есть собственно тот уровень, который посылает и получает сообщения с данными.

Уровень 3

- сетевой.    Этот уровень пользуется возможностями, предоставляемыми ему уровнем 2, для обеспечения связи двух любых точек в сети. Любых, необязательно смежных. Этот уровень осуществляет проводку сообщений по сети, которая может иметь много линий связи, или по множеству совместно работающих сетей, что требует маршрутизации, т.е. определения пути, по которому следует пересылать данные. Маршрутизация производится на этом же уровне. Выполняет обработку адресов, а также и демультиплексирование.

Основной  функцией программного обеспечения  на этом уровне является выборка информации из источника, преобразование ее в пакеты и правильная передача в точку назначения.

Есть  два принципиально различных  способа работы сетевого уровня. Первый - это метод виртуальных каналов. Он состоит в том, что канал  связи устанавливается при вызове (начале сеанса (session) связи), по нему передается информация, и по окончании передачи канал закрывается (уничтожается). Передача пакетов происходит с сохранением исходной последовательности, даже если пакеты пересылаются по различным физическим маршрутам, т.е. виртуальный канал динамически перенаправляется. При этом пакеты данных не включают адрес пункта назначения, т.к. он определяется во время установления связи.

Второй - метод дейтаграмм . Дейтаграммы - независимые , они включают всю необходимую  для их пересылки информацию. В то время, как первый метод предоставляет следующему уровню (уровню 4) надежный канал передачи данных, свободный от искажений (ошибок) и правильно доставляющий пакеты в пункт назначения, второй метод требует от следующего уровня работы над ошибками и проверки доставки нужному адресату.

Уровень 4

- транспортный. Регламентирует пересылку пакетов  сообщений между процессами, выполняемыми  на компьютерах сети. Завершает  организацию передачи данных: контролирует  на сквозной основе поток данных, проходящий по маршруту, определенному третьим уровнем: правильность передачи блоков данных, правильность доставки в нужный пункт назначения, их комплектность, сохранность, порядок следования. Собирает информацию из блоков в ее прежний вид. Или же оперирует с дейтаграммами, т.е. ожидает отклика-подтверждения приема из пункта назначения, проверяет правильность доставки и адресации, повторяет посылку дейтаграммы, если не пришел отклик. В рамках транспортного протокола предусмотрено пять классов качества транспортировки и соответствующие процедуры управления. Этот же уровень должен включать развитую и надежную схему адресации для обеспечения связи через множество сетей и шлюзов. Другими словами, задачей данного уровня является довести до ума передачу информации из любой точки в любую во всей сети.

Транспортный  уровень скрывает от всех высших уровней  любые детали и проблемы передачи данных, обеспечивает стандартное взаимодействие лежащего над ним уровня с приемом-передачей  информации независимо от конкретной технической реализации этой передачи.