Эволюция и архитектура Internet: Вместо введения

В 1957 году было создано Агенство перспективных научных исследований при министерстве обороны США (Advanced Research Projects Agency – ARPA) с целью обеспечить США лидерство в области передовых технологий.

В 1968 году Пол Бэрэн (Paul Baron), работавший в фирме Raud Corporation, изобрел систему коммутации пакетов (packet switching): в пакет (сообщение) при этом закладывается информация о маршруте, и любой сетевой компьютер "знает", куда пересылать данное сообщение.

В1969 году введена в эксплуатацию сеть ARPANET, Болт (Bolt), Беранек (Beranek) и Ньюман (Newman) разрабатывают для нее процессоры передачи сообщений (Interface Message Proccesors – IMP), которые, будучи впервые установлены в Калифорнийском университете в Лос-Анжелесе, Стенфордском исследовательском институте, Калифорнийском университете в Санта-Барбаре и университете штата Юта, со временем превратились в IP-маршрутизаторы.

В 1983 году ARPANEТ переходит к использованию протокола TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol – протокол управления передачей/межсетевой протокол) для объединения различных сетей, которые уже начали появляться. При этом IP используется для передачи информации между сетями, а процессоры IMP, коммутирующие пакеты, стали называться шлюзами (gateways) или маршрутизаторами (routers). Новая система сетей, использующая протокол TCP/IP, стала называться Internet. Поэтому 1 января 1983 года считают датой рождения Internet.

В 1986 году Национальное научное общество США (NSF) создает сеть NSFNET, использующую первый магистральный канал Internet (Internet backbone) с пропускной способностью 56 Кбит, объединяющую пять вычислительных центров на базе суперкомпьютеров в Пентагоне, Питтсбурге, Сан Диего, Иллинойсе и Корнелле. В 1988 году сеть переключается на канал Т1 (1,544 Мбит), в 1991 году – на канал Т3 (44,736 Мбит).

1 июня 1990 года сеть ARPANET ликвидирована.

В 1992 году Тим Бернерс Ли, работавший в CERN, предлагает идею создания "Всемирной паутины" (WWW – World Wide Web), позволяющей пользователям всего мира свободно обмениваться данными посредством использования гипертекста (это понятие введено Тедом Нельсоном в 60-х годах) устанавливающим связь между фрагментом текста и другим документом. Сейчас это уже гипермедиа, содержащие ссылки на мультимедийные изображения, видеоклипы и звуковое сопровождение. По популярности WWW вышла на первое место, обогнав другие службы Internet и порой подменяя само понятие Internet. Сеть, насчитывавшая в 1985 году около 2000 компьютеров, теперь насчитывает их уже миллионы. Естественно, будучи некогда научно-исследовательской, сеть ныне стала преимущественно коммерческой. Через сеть осуществляется реклама, продаются товары и услуги, пересылаются почта и новости…

Устройство

Сеть имеет явную иерархическую структуру соединения с помощью модемной, оптоволоконной и спутниковой систем передачи данных.

Сетевой протокол – правило установления связи и передачи по сети информации.

TCP/IP содержит протоколы двух разных уровней. IP – протокол нижнего уровня, поддерживающий формирование пакетов информации и их передачу (без гарантии доставки по адресу). TCP – протокол "логического" уровня, который гарантирует доставку всех пакетов адресату в правильной последовательности.

Информация передается в широковещательном режиме без прохождения через какой-либо центр, что обеспечивает надежность сети.

Маршрутизаторы оптимизируют путь перемещения пакетов, исходя из загруженности сети в данный момент. Пакеты, таким образом, могут достичь конечной цели разными путями. Именно это определяет трудность разрушения сети.

IP-адреса Internet. IP-адрес подобен почтовому индексу, он представляет собой последовательность из четырех чисел, разделенных точками:198.150.0.0. Каждое предполагает восьмиразрядное значение, или октет (octet), который может принимать значения от 0 до 255.

Левая часть IP-адреса описывает конкретную сеть Internet. Это сетевой идентификатор (Network ID). Правая часть определяет конкретный компьютер в этой сети. Это идентификатор компьютера (host ID).

Значение сетевого идентификатора определяется классом IP-адреса.

Класс А. Первый октет может принимать значения от 1 до 126. Класс А предназначен для обработки небольшого количества сетей, соединяющих большое число компьютеров. Таких сетей всего 126. Каждая соединяет 16 777 216 компьютеров.

Класс B. Первый октет может принимать значения от 128 до191. Класс В предназначен для среднего количества сетей со средним числом компьютеров: 16 384 сетей по 65 534 компьютеров.

Класс С. Первый октет может принимать значения от 192 до 233. Этот класс предназначен для обработки большого количества сетей с малым количеством компьютеров: 2 097 092 сетей по 254 компьютера.

Иногда сетевой идентификатор называют подсетью (subnet). Маска подсети (Subnet Mask) – двоичная маска, которая определяет, какая часть IP-адреса является N, а какая H. 255.0.0.0 – первый октет – N, остальные – H (класс А). 255.255.255.0 - первые три октета – N, последующие – Н (класс С).

Доменные имена (DNS-серверы). Подобные имена использовать гораздо удобнее. Это уникальное, привычное для человеческого восприятия имя компьютера в Internet (зависит от регистра): microsoft.com.

Разделяются на части точками, читаются справа налево.

Формат:

имя_компьютера.домен_второго_уровня.домен_первого_уровня.

Домен первого уровня наименее развернут. Это тип организации или страна, которой принадлежат компьютеры. Иногда называют зоной (zone) или доменом верхнего уровня (top-level domain).

Домен второго уровня определяет организацию, владеющую сетью, к которой подключен компьютер. Каждая организация, имеющая подключенную к Internet сеть, регистрирует домен второго уровня. Его имя совпадает с названием фирмы или торговой маркой.

Имя компьютера указывает конкретный компьютер в сети, определяемой доменами первого и второго уровней. Имя компьютера не регистрируется. За передачу адресованной ему информации отвечает сеть.

Некоторые домены первого уровня: com – коммерческие и некоммерческие организации; edu – университеты; gov – федеральные, правительственные ведомства; mil – военные учреждения; Net – вычислительные сети (провайдеры); Int – международные организации; Org – некоммерческие учреждения.

Для передачи сообщений по-прежнему используются IP-адреса. Для преобразования в IP-адрес используется система доменных имен (Domain Name System – DNS) – это множество DNS серверов, разбросанных по Internet.

Порты. Каждой службе Internet соответствует сервер определенного типа. Поскольку на одном компьютере может быть много серверов, TCP/IР должен иметь средства, позволяющие направить информацию именно на этот сервер.

Это порты. Всего существует 65 535 портов TCP/IP. Реально используется несколько десятков. Каждый тип сервера подключен к определенному порту. Программы клиента устанавливают связь с сервером, указав адрес порта этого сервера.

Если нет подключения к сети, а имеется удаленное (то есть с помощью модема) соединение, используются порты:

PPP – Point-to-Point Protocol – межузловой протокол.

SLIP – Serial Line Interface Protocol – межсетевой протокол последовательного канала связи.

PPP для операционной системы компьютера выглядит, как физическое поключение. Однако подключаться приходится через текущую линию. Такое сообщение является временным.

Процедура пересылки Web-страницы. Web-броузер помещает HTTP-сайт в пакет TCP/IP и адресует в порт 80 конкретного компьютера. TCP/IP-пакет пересылается в сети провайдера услуг Internet внутри PPP-пакетов. По получении PPP-пакета сервер провайдера извлекает TCP/IP-пакет из PPP-пакета и отправляет по указанному адресу.

Как только TCP/IP-пакет попадет на указанный адрес, TCP/IP с этой стороны извлекает HTTP-пакет и пересылает на Web-сервер, подключенный к порту 80.