4.6. Глобальная сеть Интернет

Структура сети

Среди глобальных сетей наиболее известная - Интернет. Она пред­ставляет собой Всемирную вычислительную сеть с рядом серверов, на которых хранится информация. Компьютер каждого пользователя и каждого сервера сети имеет адрес, управление их работой осуществляется специальными программа­ми [10]. Фактически Интернет - это ассоциация ряда коммерческих националь­ных информационно-вычислительных сетей, объединение которых представля­ет всемирную информационно-вычислительную сеть.

На ее базе организованы сети передачи электронной почты и файлов, поль­зователям предоставляется возможность использования ресурсов базы данных, а также создания собственных баз данных для общего пользования и т.п. Число пользователей российского сегмента сети Интернет исчисляется миллионами, а на многих объектах федеральной почтовой связи созданы пункты коллектив­ного доступа в Интернет.

Отличительной способностью сети Интернет является высокая надежность. При выходе из строя части компьютеров и линий связи сеть будет продолжать функционировать. Такая надежность обеспечивается тем, что в Интернете нет единого центра управления. Если отказывают некоторые линии связи или PC, то сообщения могут быть переданы по другим линиям связи, так как всегда име­ются несколько путей передачи информации.

Как и любая другая вычислительная сеть, Интернет состоит из множества ЭВМ с установленными на них программами и соединенными между собой линиями связи. Однако есть некоторые особенности, присущие только Интер­нет. Рассмотрим структуру сети на примере условной схемы части Интернет (рис. 4.34).

Информационная часть сети фактически представляет собой ряд мощных взаимосвязанных коммуникационных центров (К-центров), соединенных высо­коскоростными выделенными линиями связи, к которым подключены регио­нальные и локальные сети, объединяющие пользователей, работающих самосто­ятельно или в составе ЛВС. Сеть Интернет содержит множество серверов для оказания информационных услуг, и любой пользователь сети в принципе может стать их поставщиком или потребителем.

Пользователи Интернет подключаются к сети через ЭВМ специальных орга­низаций, которые называются провайдерами, т.е. поставщиками услуг Интер­нет. В последнем случае можно считать, что к Интернет подключены все ЭВМ. обслуживаемые провайдером, хотя фактически линией связи с Интернет соеди­нен только один компьютер провайдера. Соединение может быть постоянным или временным.

224

Рис. 434. Структура сети Интернет

Поставщики услуг Интернет имеют множество линий для подключения пользователей (выделенные либо коммутируемые линии связи), в том числе высокоскоростных линий для связи с остальной частью Интернет. Часто мелкие поставщики подключены к более крупным, которые, в свою очередь, подключе­ны к другим поставщикам. Все организации, соединенные друг с другом самыми скоростными линиями связи, образуют базовую часть сети, или телекоммуника­ционную основу Интернет (иногда называемую Backbon). Если поставщик под­ключен непосредственно к ней, то скорость передачи информации будет мак­симальной. Основу Backbon составляют мощные серверы К-центров. Большая часть наиболее мощных К-центров расположена в США.

Для подключения к сети Интернет провайдера применяют выделенные теле­фонные линии связи, оптоволоконные и спутниковые каналы связи.

На практике разница между пользователями и поставщиками услуг Интер­нет достаточно условна. Любое лицо, подключившее свою ЭВМ или ЛВС к Интернет и установившее необходимые программы, может предоставлять услуги подключения к сети другим пользователям. Для этого нужна регист­рация и наличие определенного набора адресов, которые назначаются своим

15 10. В. Малышснко

225

абонентам. Даже одиночный пользователь может подключиться скоростной линией непосредственно к хребту Интернет.

В общем случае Интернет позволяет организовать обмен информацией меж­ду любыми двумя ЭВМ, подключенными к сети. ЭВМ, постоянно подключен­ные к Интернет, часто называют ее узлами, или сайтами (от английского сло­ва site - место, местонахождение). Многие фирмы создают узлы в Интернет, с помощью которых распространяют информацию о своих товарах и услугах.

Общие принципы организации обмена данными

Данные передаются по сети порциями, называемыми пакетами. Они могут доставляться получателю по нескольким путям - маршрутам. Если конечная точка доставки известна, то, как правило, маршрут доставки заранее неизвестен и уточняется по мере перемещения пакета, который осуществляют маршрутизаторы.

Важными понятиями для разъяснения процессов обмена данными в Интер­нет являются адрес и протокол. Свой уникальный адрес имеет любая ЭВМ, под­ключенная к Интернет. Даже при временном соединении по коммутируемому каналу ЭВМ выделяется уникальный, так называемый IP-адрес. В любой момент времени все ЭВМ, подключенные к Интернет, имеют разные адреса. Так же как почтовый адрес однозначно определяет местонахождение пользователя, так и IP-адрес в Интернет однозначно определяет местонахождение ЭВМ в сети.

Для обмена данными используются специальные многоуровневые прото­колы. Наиболее важными протоколами внутри сети Интернет являются TCP (Transmission Control Protocol - протокол управления передачей), HTTP (пере­дача гипертекста при взаимодействии с web-сервером), SMTP и IMAP - для работы с электронной почтой, SLL - для шифрования данных и аутентифика­ции между web-клиентом и web-сервером IP (Internet Protocol - Интернет-про­токол) и др. Набор (стек) основных протоколов, используемых в сети Интернет для передачи пакетов, известен как TCP/IP.

Развитие архитектуры Интернет и правил взаимодействия в ней ведете-в соответствии со стандартами, вырабатываемыми международной группой IETF (Internet Engineering Task Forse). Документы, создаваемые этой группой носят название RFC (Requests For Comment).

Документ или сообщение пользователя, работающего самостоятельно ил: в ЛВС, передается с помощью модема по каналу связи на узловую ЭВМ реги­ональной подсети Интернет, которую обслуживает некоторый провайдер. Дл i подключения Интернет провайдер использует программно-аппаратный комп­лекс - шлюз, который имеет свой IP-адрес и одновременно может выполня" функцию маршрутизации. При этом внутри сети Интернет для перемещен].; пакетов данных применяются маршрутизаторы.

Каждый шлюз-маршрутизатор имеет информацию обо всех других шлюза! и сетях. Поэтому при поступлении на шлюз стороннего сообщения он передь--

226

его на другой шлюз. Если сообщение посылается из региональной сети, то авто­матически выбирается путь, требующий минимального времени для его переда­чи. Причем шлюзы обмениваются друг с другом информацией о маршрутизации и состоянии сети, используя специальный протокол.

На ЭВМ пользователя устанавливается специальное программное обеспе­чение для работы в сети Интернет. Оно позволяет обмениваться сообщениями с другими пользователями сети (электронная почта), вести поиск и получать на свой компьютер данные с информационных серверов (программы-навигаторы, или браузеры), самому размещать на этих серверах информацию и т.д.

Службы сети Интернет

Интернет предоставляет пользователям ряд услуг, перечень которых постоянно растет. Средства, обеспечивающие эти услуги, называют службами. Существует несколько наиболее популярных из них.

1. Электронная почта является аналогом обычной почтовой службы и обес­печивает доставку электронных сообщений по заданным адресам. Услуги элек­тронной почты выполняются специальными почтовыми серверами, через кото­рые сообщения доставляются на терминал абонента. При этом терминалом мо­жет быть ЭВМ, сотовый телефон, мобильное вычислительное устройство и т.п.

2. Служба Word Wide Web (WWW) - информационное пространство электронных документов, хранящихся на Web-серверах в виде Web-страниц. Совокупность тематически объединенных Web-страниц называют Web-сайтом. Число Web-страниц может исчисляться миллиардами. Используя специальную программу, называемую браузером, пользователь может вести поиск и просмотр документов.

3. Служба телеконференций (Usenet) обеспечивает новостями и сообщени­ями по некоторой теме, позволяет обмениваться мнениями группе абонентов. Эти группы называют телеконференциями, или группами новостей. Количество таких групп исчисляется многими тысячами. Каждый участник группы сообща­ет адрес своей электронной почты, на который будут пересылаться данные.

4. Служба удаленного доступа (Telnet) предоставляет возможность работы с удаленным оборудованием (например, посылать данные на удаленную ЭВМ, получать результаты решения задачи или управлять на расстоянии некоторой автоматизированной системой).

5. Служба имен доменов (DNS, Domain Name Service) осуществляет выра­ботку адресов для передачи запросов и ответов по сети Интернет. В частности, одна из функций серверов службы DNS - преобразование символьных домен­ных имен серверов (их указывает пользователь) в IP-адрес (четыре однобайто­вых числа), с которым собственно работает сеть при поиске нужного сервера. За распределением адресов следят определенные организации.

6. Служба передачи файлов (FTP, File Transfer Protocol) выполняет прием и передачу файлов. Эта служба используется, например, для пересылки фай­лов программам, видеоклипов, передачи архивных файлов и других сообще-

227

ний, т.е. используется в тех случаях, когда надо пересылать большие объемы информации.

7. Служба чат-конференций (IRC, Internet Relay Chat) обеспечивает про­ведение телеконференций в реальном масштабе времени с небольшим числом участников. Такую конференцию может организовать любой пользователь, име­ющий доступ к сети.

8. Служба рассылки сообщений, в которой адрес любого файла в сети Интер­нет определяется унифицированным указателем ресурса - URL.

Адрес URL состоит из трех частей.

1. Указание службы, которая осуществляет доступ к данному ресурсу (обыч­но обозначается именем прикладного протокола, соответствующего данной службе). Так, например, для службы WWW прикладным является протокол HTTP (Hypertext Transfer Protocol - протокол передачи гипертекста). После имени протокола ставится двоеточие и два знака «/» (косая черта): http://...

2. Указание доменного имени компьютера (сервера), на котором хранится данный ресурс: http://www.abcde.com...

3. Указания полного пути доступа к файлу конкретной ЭВМ. В качестве раз­делителя используется символ «/» (косая черта):

http://www.abcde.com/Files/New/abcdefg.zip.

Именно в форме URL и связывают адрес ресурса с гипертекстовыми ссылка­ми на Web-страницах. При обращении к гиперссылке браузер посылает запрос для поиска и доставки ресурса, указанного в ссылке. Если по каким-то причинам он не найден, выдается сообщение о том, что ресурс недоступен (возможно, что сервер временно отключен или изменился адрес ресурса).

Для работы в Интернет необходимо:

• физически подключить ЭВМ к одному из узлов Интернет;

• получить IP-адрес для ЭВМ на постоянной или временной основе;

• установить и настроить программное обеспечение - программы-клиенты тех служб Интернет, услугами которых предполагается пользоваться.

Организации, предоставляющие возможность подключения к своему узлу и выделяющие IP-адреса, называются поставщиками услуг Интернет (исполь­зуется также термин сервис-провайдер). Они оказывают подобную услугу на договорной основе.

Физическое подключение может быть выделенным или коммутируемым. Для выделенного соединения необходимо проложить новую или арендовать отдельную готовую физическую линию связи (кабельную, оптоволоконную, радиоканал, спутниковый канал и т.п.). Такое подключение используют орга­низации и предприятия, нуждающиеся в передаче больших объемов данных. От типа линии связи зависит ее пропускная способность (биты в секунду). В настоящее время пропускная способность мощных линий связи (оптоволо­конных и спутниковых) составляет сотни мегабит в секунду (Мбит/с).

Для телефонных линий связи характерна низкая пропускная способность. В зависимости от того, какое оборудование использовано на автоматичес­ких телефонных станциях по пути следования сигнала, различают аналоговые

228

и цифровые телефонные линии. Основную часть телефонных линий в городах России пока составляют аналоговые линии. Их предельная пропускная способ­ность практически не превышает 30 Кбит/с (одна-две страницы текста в секун­ду или одна-две фотографии стандартного размера в минуту). Обычная про­пускная способность цифровых телефонных линий составляет 60-120 Кбит/с, т.е. в 2-4 раза выше. В принципе на цифровых линиях могут достигаться ско­рости в несколько мегабайт. По аналоговым телефонным линиям связи можно передавать и видеоинформацию (это используется при проведении видеоконфе­ренций), но размер окна, в котором отображаются видеоданные, обычно невелик (около 150x150 точек) и частота смены кадров мала для получения качественно­го видеоряда (1-2 кадра в секунду). Заметим, что в обычном телевидении часто­та кадров - 25 кадров в секунду.