Основные принципы построения сети интернет. Принципы построения сети интернет. Беспроводная точка доступа

Интернет-технологии, способы и скоростные характеристики подключения, провайдер

Родиной Интернета является США. В 1961 году Управление перспективных разработок (DefenseAdvancedResearchAgency (DARPA)) по заданию министерства обороны США приступило к проекту по созданию экспериментальной сети для обмена данными в пакетном режиме.

Основным недостатком централизованной сети была недостаточная устойчивость: при выходе из строя какого-либо из узлов полностью выходил из строя и весь сектор, находившийся за ним, а при выходе из строя центра управления выходила из строя вся сеть.

Полигоном для испытаний новых принципов стали крупнейшие университетские и научные центры США, между которыми были проложены линии компьютерной связи. Первая вневедомственная национальная компьютерная сеть получила название ARPANET. Ее внедрение состоялось в 1969 г.

Эксперимент с ARPANET был настолько успешен, что многие организации захотели войти в нее для ежедневного обмена электронной почтой и файлами. И в 1975 году ARPANET переходит из разряда экспериментальной сети в рабочую сеть. Второй датой рождения Интернета принято считать 1983 г. В этом году вышел первый стандарт для протоколов TCP/IP, который был адаптирован в общедоступный стандарт. Проблема устойчивости глобальной сети была решена. В 1983 году из ARPANET выделилась MILNET, которая стала относиться к министерству обороны США.

Термин Internet стал использоваться для обозначения единой сети: MILNET плюс ARPANET. И хотя в 1991 году ARPANET прекратила свое существование, сеть Internet продолжает развиваться.

Организационная характеристика сети Интернет

Фактически Интернет состоит из множества локальных и глобальных сетей, принадлежащих различным компаниям и предприятиям, связанным между собой различными линиями связи. В настоящее время в сети Интернет используются практически все известные линии связи: от телефонных линий до цифровых спутниковых каналов.

Хостом в сети Интернет называются компьютеры, работающие в современной операционной системе (Unix, VMS), поддерживающие протоколы ТСР/IР и предоставляющие пользователям какие-либо сетевые услуги.

При низкой стоимости услуг пользователи могут получить доступ к коммерческим и некоммерческим информационным службам многих стран. Internet предоставляет уникальные возможности надежной и конфиденциальной глобальной связи по всему миру.

Internet представляет собой организацию с полностью добровольным участием. Высшая власть в Internet остается за ISOC (InternetSociety) в каждой стране, обществом с добровольным членством. Его цель - способствовать глобальному обмену информацией через Internet. Оно определяет совет, который отвечает за техническую политику, поддержку и управление Internet.

Совет представляет собой группу приглашенных добровольцев, называемую IAB (Совет по архитектуре Internet). IAB регулярно оценивает и выбирает стандарты и распределяет ресурсы.

Пользователи Internet вносят свои предложения на встречах IETF (Оперативного инженерного отряда Internet). IETF - это также добровольная организация, функционирующая для решения текущих эксплуатационных и стратегических технических проблем.

Если некая сеть присоединяется к Internet, то она становится его частью. Фундаментальным принципом Интернет является равнозначность всех объединенных с его помощью физических сетей: любая система коммуникаций рассматривается как компонент Интернет, независимо от ее физических параметров, размеров передаваемых пакетов данных и географического масштаба.

Выход любого узла из строя или появление нового узла не оказывают никакого влияния на общую работоспособность сети. Однако архитектура коммуникационной системы Интернет имеет вполне определенный иерархический характер.

В этой иерархической архитектуре ограниченный набор дорогостоящих магистральных каналов с высокой пропускной способностью, составляющих так называемую опорную или базовую сеть, соединяет между собой сети со средней пропускной способностью, к которым, в свою очередь, подключаются отдельные организации.

За Internet никто централизовано не платит. Вместо этого каждый платит за свою часть. Так что такое Интернет?

С информационной точки зрения, Интернет - это совокупность миллионов информационных центров, называемых web-сайтами, содержащих терабайты разнообразной информации и тесно связанные множеством взаимосвязей.

С социальной и экономической точки зрения, Интернет - это единая среда общения, коммуникаций, развлечения и ведения бизнеса.

С технической точки зрения Интернет - это совокупность десятков тысяч независимых сетей и миллионов компьютеров.

Определение Интернета, данное Федеральным Советом по информационным сетям (FederalNetworkingCouncil), гласит: «Интернет - глобальная информационная система, части которой логически взаимосвязаны друг с другом посредством уникального адресного пространства, основанного на протоколе IP (InetrnetProtocol) или его последующих расширениях, способная поддерживать связь посредством комплекса протоколов TCP/IP (TransmissionControlProtocol/InternetProtocol), их последующих расширений или других совместимых с IP протоколов, и публично или частным образом обеспечивающая, использующая или делающая доступной коммуникационную службу высокого уровня». Другими словами, Интернет можно определить как взаимосвязь сетей, базирующуюся на едином коммуникационном протоколе - TCP/IP.

Принципы построения сети Интернет

Основным и наиболее распространенным устройством доступа в Интернет для конечного пользователя является компьютер. Для расширения возможностей он может быть оснащен микрофоном, видеокамерой, звуковыми колонками и другими устройствами, превращающими его в мультимедийный центр. Компьютер может находиться в любом месте, обладающем современными средствами коммуникации.

Доступ в Интернет, который предоставляется организациями, называемыми провайдерами Интернет (InternetServiceProvider), пользователь может получить через модем или локальную сеть организации. Для подключения к провайдеру могут использоваться различные линии связи (обычные телефонные линии, кабельные сети телевидения, радио каналы связи или спутниковую связь).

Провайдер имеет одно или несколько подключений к магистральным каналам или крупным сетям, которые образуют главную «кровеносную» систему Интернет. При этом предлагается коммутируемая связь (dial-upдиалап) или подключение по выделенной линии. В любом случае должна быть линия связи любого вида.

Границы Интернет довольно расплывчаты. Любой компьютер, подключенный к нему, уже можно считать его частью, и уж тем более это относится к локальной сети предприятия, имеющего выход в Интернет. Web-серверы, на которых располагаются информационные ресурсы, могут находиться в любой части Интернет (у провайдера, в локальной сети предприятия). Главное условие: они должны быть подключены к Интернету, чтобы пользователи Сети могли получить доступ к их службам. В качестве служб могут выступать электронная почта, FTP, WWW и другие. Информационной составляющей служб являются самые разнообразные источники. Это могут быть данные, фотографии, звуковые фрагменты, видео: все то, к чему стремятся пользователи, и чего они достигают посредством подключения к Интернету.

Семейство протоколов TCP/IP

Главное отличие сети Интернет от других сетей заключается именно в ее протоколах TCP/IP, охватывающих целое семейство протоколов взаимодействия между компьютерами сети. TCP/IP - это технология сети Интернет. Протокол TCP/IP состоит из двух частей - IP и TCP.

Протокол IP (InternetProtocol - межсетевой протокол) реализует распространение информации в IP-сети. Он обеспечивает доставку пакетов, его основная задача - маршрутизация пакетов.

Высокоуровневый протокол TCP (TransmissionControlProtocol - протокол управления передачей) - это протокол с установлением логического соединения между отправителем и получателем. Он обеспечивает сеансовую связь между двумя узлами с гарантированной доставкой информации, осуществляет контроль целостности передаваемой информации, сохраняет порядок потока пакетов.

Будучи базовым протоколом TCP/IP имеет неоспоримые преимущества: открытость, масштабируемость, универсальность и простота использования, но у этого семейства протоколов есть и недостатки: проблема защиты информации, неупорядоченность передачи пакетов и невозможность отследить маршрут их продвижения, объем адресного пространства.

Hазрабатываются новые версии протоколов, которые должны решить эти недостатки.

Адресация в IP-сетях

Для идентификации компьютеров (host-узлов), подключенных к Интернет, и межсетевой маршрутизации пакетов каждому из компьютеров присваивается уникальный четырехбайтный адрес (IP-адрес). Запись IP-адреса состоит из четырех сегментов, разделенных точками. Каждый сегмент представляет собой десятичное число в диапазоне от 0 до 255, что соответствует одному байту. Примером записи IP-адреса является строка: 197.25.17.34. Числа 0,127 и 255 зарезервированы для специальных нужд и не могут быть использованы в обычном IР-адресе.

IP-адреса являются основным типом адресов, используемых для передачи пакетов между сетями. IP-пакет содержит два адреса - отправителя и получателя. Оба адреса статические, т.е. не меняются на протяжении всего пути пакета.

Система доменных имен. Для того чтобы обращение ко всем ресурсам Интернет было наиболее простым и прозрачным с точки зрения пользователей, в Интернет действует система доменных имен DNS. Она предназначена для того, чтобы любой ресурс, помимо уникального IP-адреса, имел легко запоминающееся доменное имя.

Служба доменных имен призвана соотносить IP-адреса с доменным именем машины, и наоборот. Доменное имя любого ресурса состоит из следующих основных частей: названия имени машины, собственного названия домена и названия зоны.

Например, www.rbk.ru (это доменное имя говорит, что ресурс расположен в географическом домене ru, имеет собственное название rbc и функциональное имя www, то есть выполняет функции WWW-сервера).

Имена зон условно можно разделить на «организационные» и «географические». В доменах первого уровня зарегистрированы следующие организационные зоны: com - коммерческие; edu - образовательные; gov - правительственные; mil - военные; net - организации, обеспечивающие работу сети; org - некоммерческие организации.

Каждая страна (государство) имеет свой географический домен из двух букв. Вот домены некоторых из стран: ca - Canada (Канада); fi - Finland (Финляндия); fr - France (Франция); jp - Japan (Япония); ru - Russia (Россия); ua - Ukraine (Украина); uk - UnitedKingdom (Англия).

Процессом оформления и поддержания доменных имен занимаются ряд специализированных организаций.

Интернет-технологии -технологии создания и поддержки различных информационных ресурсов в компьютерной сети Интернет: сайтов, блогов, форумов, чатов, электронных библиотек и энциклопедий.

В основе Интернет и Интернет-технологий лежат гипертексты и сайты, размещаемые в глобальной сети Интернет либо в локальных сетях ЭВМ.

Для записи гипертекстов используется язык разметки гипертекстов HTML, который воспринимается всеми браузерами на всех персональных компьютерах.

Язык HTML является международным стандартом, поэтому все гипертексты, единым образом воспринимаются и единым образом отображаются на всех персональных компьютерах во всем мире.

Для подготовки гипертекстов обычно используются визуальные гипертекстовые редакторы, в которых сразу видно - как будет выглядеть гипертенст на ЭВМ и возможна вставка гиперссылок на сайты в Интернет.

Одним из лучших визуальных гипертекстовых редакторов является свободный офисный редактор Writer в свободном офисном пакете OpenOffice.

Интерактивные сайты - это сайты, в которых используются интерактивные гипертекстовые подпрограммы, позволяющие вести диалог с пользователями ЭВМ, подключенных к сети ЭВМ.

Гипертекстовые подпрограммы включаются в гипертексты вместе с гипертекстовыми формами и подпрограммами, которые называются скриптами.

Для записи гипертекстовых подпрограмм (гипертекстовых скриптов) часто используется язык JavaScript, являющийся расширением языка разметки гипертекстов HTML

Язык JavaScript является расширением разметки гипертекстов HTML и по этим причинам интерпретатор языка JavaScript встроен во все браузеры и все гипертекстовые редакторы.

Язык JavaScript является международным стандартом. По этой причине интерактивные программы на языке JavaScript одинаковым образом выполняются на всех компьютерах в мире.

Более 60% программ в мире написано на языке гипертекстовых скриптов JavaScript.

Программы на JavaScript могут не только выполняться на любом компьютере, подключенном к сети Интернет, но и доступны для чтения в Интернет исходных текстов.

Программы на JavaScript - лучший пример Открытого ПО в Интернет - их можно читать, выполнять и модифицировать любой человек, знакомый с языком программирования на JavaScript.

Современные Интернет-технологии:

1. веб-сервера

2. гипертексты и сайты;

3. электронная почта;

4. форумы и блоги;

5. чат и ICQ;

6. теле- и видеоконференции;

7. вики-энциклопедии;

Интернет-технологии в информатике - различного рода практикумы по созданию сайтов, блогов, электронных библиотек и энциклопедий в сети Интернет.

Интернет-сайты - это наборы гипертекстов с гиперссылками, размещаемых на серверах и порталах в компьютерной сети Интернет.

Блоги в Интернет - это интернет-сайты, совмещенные с интерактивными форумами для общения и публикации сообщений и комментариев посетителей сайтов.

Создание сайтов в Интернет - одна из важнейших задач курсов информатики в вузах и школах студентами и школьниками.

Электронные библиотеки и энциклопедии - это новейшие технологии публикации научной и учебной литературы в сети Интернет.

Создание гипертекстовых программ на языке JavaScript - один из лучших примеров обучения программированию, поскольку эти программы можно публиковать и тестировать в Интернет.

Приведенные ниже программы на языке JavaScript были написаны и опубликованы в Интернет и до сих пор работоспособны и доступны для подражания и разработки новых Интернет-учебников.

Язык JavaScript является одним из лучших языков обучения программированию в Интернет.

Интернет-прова́йдер (иногда просто провайдер; от англ. internetserviceprovider , сокр. ISP - поставщик интернет-услуги) - организация, предоставляющая услуги доступа к сети Интернет и иные связанные с Интернетом услуги.

К основным услугам интернет-провайдеров относят:

· широкополосный доступ в Интернет,

· коммутируемый доступ в Интернет,

· беспроводной доступ в Интернет,

· выделение дискового пространства для хранения и обеспечения работы сайтов (хостинг),

· поддержка электронных почтовых ящиков или виртуального почтового сервера,

· размещение оборудования клиента на площадке провайдера (колокация),

· аренда выделенных и виртуальных серверов (VPS, VDS),

· резервирование данных.

В соответствии с предоставляемыми услугами их можно разделить на категории:

· провайдеры доступа,

· хостинг-провайдеры,

· магистральные (англ. backbone ) провайдеры,

· канальные провайдеры,

· провайдеры последней мили.

Среди провайдеров доступа можно выделить первичных (магистральных), имеющих магистральные каналы связи в собственности, и вторичных (городских, домовых), арендующих каналы связи у первичных. Первичные провайдеры обычно продают трафик только в больших объёмах и оказывают услуги другим провайдерам, а не индивидуальным пользователям, хотя есть и исключения.

6. ПОДКЛЮЧЕНИЕ К СЕТИ ИНТЕРНЕТ

C каждым днём всё больше разнообразных устройств получают возможность подключаться к сети Интернет. Это персональные и мобильные компьютеры, серверы и локальные сети, телефоны, игровые приставки и музыкальные центры. Их доступ к Сети и обслуживание обеспечивают интернет-провайдеры – организации, предоставляющие услуги Интернет.

Подключение к сети Интернет может осуществляться различными способами. Наиболее распространёнными являются:

1.Коммутируемый доступ по телефонной линии Dial-Up.
2.Доступ по цифровой абонентской линии ADSL.
3.Доступ по выделенному каналу связи.
4.Беспроводная цифровая связь.
5.Беспроводное подключение по мобильному телефону.
Преобразование информации из цифровой формы в электрические сигналы для передачи их по линиям связи и наоборот осуществляется с помощью модема(сокращение от слов «модулятор-демодулятор»).
Выбор типа модема определяется способом подключения к сети: аналоговый – для обычного подключения по телефону, цифровой – для ADSL подключения, радио-модем – для беспроводного подключения.
Для персональных компьютеров чаще всего используют внутренний модем, который с помощью стандартного разъёма подключается к слоту на материнской плате. Большинство современных ноутбуков имеют встроенный модем.
Важной характеристикой любой компьютерной сети является скорость передачи информации, т.е. количество информации, которое передаётся в единицу времени. За единицу скорости передачи принят 1 бит/с. Скорость передачи информации в современных компьютерных сетях достигает сотен миллионов битов в секунду. Поэтому используют производные единицы: килобиты в секунду или мегабиты в секунду.
При коммутируемом доступе по телефонной линии модем по команде компьютера набирает номер телефона провайдера и, если телефонная линия не занята, устанавливает соединение с модемом провайдера. Поэтому такой способ подключения называется Dial-Up(по звонку). Затем проверяется имя пользователя и пароль. Если авторизация прошла успешно, осуществляется подключение к Интернету. На время сеанса компьютеру присваивается временной адрес. Во время сеанса работы в Интернете никто не может дозвониться до абонента – телефонная линия занята.
Скорость приёма передачи данных для аналоговых модемов достигает 56 кбит/с. Реальная скорость при коммутируемом доступе зависит от многих факторов: пропускной способности внешнего канала связи, количества одновременно подключенных пользователей, состояния телефонной линии.
Чем больше пользователей подключается, тем больше должна быть пропускная способность внешнего канала. Поэтому провайдер должен иметь многоканальный телефон и скоростной внешний канал связи, например со скоростью 30-60 Мбит/с и выше. Более перспективной является технология ADSL (AsymmetricDigitalSubscriberLine – асимметричная цифровая абонентская линия), которая позволяет передавать данные по телефонным сетям со скоростью до 8 Мбит/с к абоненту и до 1,5 Мбит/с от абонента (отсюда и название асимметричная). Реальная скорость передачи зависит от протяженности и качества линии. Обмен данными не мешает телефонному разговору благодаря разделению диапазонов частот сигналов в телефонной линии. Для подключения к ADSL требуется цифровой модем и устройство разделения сигналов. Доступ по выделенному каналу осуществляется путём постоянного подключения компьютера пользователя к серверу провайдера. Провайдер проводит к компьютеру абонента выделенную линию и выдаёт постоянный адрес. Пользователь получает постоянную связь с Интернетом, высокое качество соединения и передачи данных, высокую скорость (до 100Мбит/с). Из оборудования необходима только сетевая карта.
Стоимость прокладки выделенной линии зависит от расстояния до точки подключения провайдера. Для индивидуальных пользователей этот способ доступа оправдан лишь тогда, когда на прокладку самой линии не требуется значительных затрат. Оптимальным вариантов является подключение к домашним или городским локальным сетям, в которых организован общий доступ к высокоскоростным интернет-соединения. Подключаться к подобным сетям можно различными способами – фактически это обычные локальные сети. В последнее время получило широкое распространение подключение к Интернету по сетям кабельного телевидения. Возможны два варианта. При индивидуальном варианте кабельный модем устанавливается отдельно у каждого компьютера. При коллективном варианте в доме на несколько пользователей устанавливается один модем. Затем проводится локальная сеть и устанавливается необходимое оборудование. Достоинства: хорошая скорость, возможность просматривать цифровые каналы кабельного телевидения. Беспроводная цифровая связь WiFi позволяет получить доступ к Интернету с помощью специального адаптера. В большинство современных ноутбуков он встроен. Существует несколько стандартов WiFi. Они различаются скоростью передачи данных, которая может достигать 50 Мбит/с. Реальная скорость передачи данныхзначительно ниже, но и этого достаточно для удобной работы в Интернете. Использование WiFi возможно, если Вы находитесь в зоне действия приёмных устройств. Достоинства: мобильность, неплохая скорость, минимум оборудования. Недостатки: небольшой радиус зоны покрытия одной точки доступа, проблема прямой видимости, ограничение количества пользователей в зоне действия WiFi.
Беспроводное подключение к Интернету по мобильному телефону осуществляется с помощью специальных протоколов мобильной связи.
Один из сервисов наиболее распространённых в настоящее время сетей связи – GPRS. Максимальная скорость передачи данных по стандарту GPRS достигает 170 кбит/с. Реальная скорость обsxyj не превышает 30-40 кбит/с и зависит от загруженности и возможностей сети сотового оператора, расстояния до антенны, характеристик конкретного мобильного телефона.
Иногда GPRS-сети называют сетями второго поколения. Начинают развиваться и сети третьего поколения. Например, к ним относятся стандарты мобильного подключения CDMA и EDGE.

Сегодня Интернетом никого не удивишь. Доступ в эту сеть ежедневно осуществляет огромное количество пользователей. По данным 2015 года, количество подключенных юзеров превысило 3,3 миллиарда. Правда, далеко не все знают, что представляет собой структура сети Интернет в техническом плане. Большинству это, в общем-то, и не нужно. Однако основы, заложенные в принципы функционирования Всемирной паутины, хотя бы на начальном уровне знать все-таки нужно.

Что такое Интернет в современной интерпретации

Вообще, когда идет речь о современном Интернете, достаточно часто вместо этого употребляется понятие Всемирной паутины или Сети, в которую объединены компьютеры со всех концов мира.

В общем-то верно, но здесь следует сделать одно уточнение. Как известно, ни один компьютер напрямую к Интернету не подключается, только через поставщика услуг, к которому присоединено еще Бог знает сколько других терминалов или мобильных устройств. Получается, что все они объединены в одну сеть. И в этом смысле Интернет называют «сетью сетей».

Действительно, структура сети Интернет строится на объединении, так сказать, подсетей и имеет высокотехнологическую иерархию. Кроме того, обращение к тому или иному ресурсу невозможно представить себе без маршрутизатора, который способен выбирать оптимальный путь для ускоренного доступа к заданному ресурсу.

И вот что интересно. У Интернета как такового нет владельца, а сама сеть является скорее виртуальным пространством, которое с каждым днем воздействует на человека все больше и больше, порой даже заменяя реальность. Плохо это или хорошо, не нам судить. Но остановимся на основных аспектах построения и функционирования Всемирной паутины.

Структура глобальной сети Интернет: история появления и развития

Таким, каким мы его знаем сегодня, Интернет был не всегда. Если копнуть в историю, следует отметить, что первые попытки создания единой информационной сети, которая бы могла не только передавать данные, но и служить в некотором роде «переводчиком» множества языков программирования для восприятия информации, были предприняты еще в далеком 1962 году, в самый разгар «холодной войны» между США и СССР. Тогда и появилась программа на основе теории коммутации пакетов для Леонарда Клейнрока, которой руководил Джозеф Ликлайдер. Главным направлением стала не только но и ее «неуничтожаемость».

На основе этих разработок в 1969 году и возникла первая сеть, получившая название ARPANet, ставшая прародительницей Интернета, или World Wide Web. В 1971 году была разработана первая программа для отправки и приема электронной почты, к 1973 году, когда был продолжен евроатлантический кабель, сеть стала международной, в 1983 году перешла на унифицированный протокол TCP/IP, в 1984 году появилась технология IRC, позволявшая общаться в чате. И только к 1989 году в ЦЕРНе созрела идея создания глобальной паутины, которую сейчас и принято называть Интернетом. Конечно, ей было далеко до модели, использующейся сейчас, тем не менее некоторые основные принципы, которые включает в себя структура сети Интернет, и до сих пор остались неизменными.

Инфраструктура Всемирной паутины

Теперь давайте посмотрим, каким же образом удалось объединить отдельные компьютерные терминалы и сети на их основе в единое целое. Ключевым принципом стало использование пакетной передачи данных при помощи маршрутизации на основе универсального протокола, который был бы понятен любой машине. То есть информация не представляется в виде отдельных битов, байтов или символов, а передается в виде форматированного блока (пакета), который может содержать достаточно длинные комбинации различных последовательностей.

Однако сама передача происходит не как попало. При этом и ресурсы сети Интернет имеют несколько основных уровней:

Магистраль (система высокоскоростных серверов, соединенных между собой).
Крупные сети и точки доступа, подключенные к основной магистрали.
Региональные сети рангом ниже.
Интернет-провайдеры, предоставляющие услуги доступа (ISP).
Конечные пользователи.

В сети Интернет такова, что терминалы, на которых она хранится, называются серверами, а пользовательские (считывающие или принимающие ее, а также отправляющие обратные отклики и потоки) машины - рабочими станциями. Передача же самой информации, как уже говорилось выше, осуществляется на основе маршрутизаторов. Но такая схема представлена исключительно для простоты понимания вопроса. На самом деле все гораздо сложнее.

Основные протоколы

Теперь мы подходим к одному из ключевых понятий, без которого невозможно представить, что собой представляет структура сети Интернет. Это универсальные протоколы. Сегодня их существует достаточно много, однако основным для Интернета является TCP/IP.

При этом нужно четко разграничивать два термина. Протокол IP (межсетевой) является одним из средств маршрутизации, то есть отвечает исключительно за доставку пакетов данных, но никоим образом не несет ответственности за целостность и безопасность передаваемой информации. Протокол TCP, наоборот, является средством обеспечения сеансовой связи между отправителем и получателем на основе логического соединения между двумя точками с так называемой гарантированной доставкой пакетов, причем абсолютно в неповрежденном виде.

Сегодня TCP/IP является стандартом Интернета де-факто, хотя существует и множество других протоколов, например UDP (транспортный), ICMP и RIP (маршрутизаторы), DNS и ARP (идентификационные для сетевых адресов), FTP, HTTP, NNTP и TELNET (прикладные), IGP, GGP и EGP (шлюзовые), SMTP, POP3 и NFS (почтовые и протоколы доступа к файлам на удаленных терминалах) и т.д.

Система доменных имен

Отдельно следует отметить универсальный подход при доступе к ресурсам. Понятно, что писать адрес страницы вроде 127.11.92.785, чтобы попасть на нужный ресурс, не так-то и удобно (а тем более запоминать все эти комбинации). Поэтому в свое время была разработана уникальная доменная система имен, позволявшая вводить адрес в том виде, как мы его сегодня видим (на английском языке).

Но и тут есть своя собственная иерархия. В ней тоже различают несколько уровней. К примеру, к международным доменам верхнего уровня относятся ресурсы, независимые от идентификатора страны (GOV - правительственные, COM - коммерческие, EDU - образовательные, NET - сетевые, MIL - военные, ORG - общие организационные, не относящиеся ни к одному из вышеперечисленных типов).

Далее следуют ресурсов, в которых явным образом указывается идентификатор страны. Например, US - США, RU - Россия, UA - Украина, DE - Германия, UK - Великобритания и т. д. Кроме того, такие домены имеют свои собственные подуровни вроде COM.UA, ORG.DE и т. д. В свою очередь, и здесь можно найти более четкую привязку на уровнях рангом ниже (KIEV.UA, KIEV.COM.UA и т. д.). Иными словами, при взгляде на адрес можно сразу же определить не только страну, но и территориальную принадлежность ресурса внутри нее.

Основные сервисы Интернета

Что же касается сервисов, которые сегодня можно найти в Интернете, в своих категориях они разделяются на электронную почту, новости и рассылки, файообменные сети, электронные платежные системы, Интернет-радио и телевидение, веб-форумы, блоги, социальные сети, Интернет-магазины и аукционы, образовательные проекты «Вики», видео- и аудио-хостинги и т. д. Поскольку в последнее время социальные сети стали наиболее популярными, остановимся на их структуре.

Структура социальных сетей Интернета

Общим признаком такого онлайн-сообщества является независимость от территориального положения или гражданства. Каждый пользователь создает собственный профайл (образ, место жительства в Сети, как хотите это назовите), а общение осуществляется при помощи системы передачи мгновенных сообщений, но не посредством чата, а в приватном режиме. С чатом можно сравнить разве что систему комментариев. Кроме того, любой зарегистрированный житель такого сообщества может оставлять так называемые посты, делиться с общественностью какими-то материалами или ссылками на другие издания и т. д.

Структура сети Интернет такова, что при задействовании определенных протоколов, вроде TCP/IP и IRC, все это делается совершенно элементарно. Главное условие - регистрация (создание логина и пароля для входа), а также указание хотя бы минимальной информации о себе.

Неудивительно, что персональные сайты и чаты медленно, но уверенно уходят в небытие. Даже некогда популярные «звонилки» вроде ICQ или QIP не выдерживают никакой конкуренции, ведь у социальных сетей возможностей гораздо больше.

Internet – всемирная информационная компьютерная сеть, представляющая собой объединение множества региональных компьютерных сетей и компьютеров, обменивающих друг с другом информацией по каналам общественных телекоммуникаций (выделенным телефонным аналоговым и цифровым линиям, оптическим каналам связи и радиоканалам, в том числе спутниковым линиям связи).

Информация в Internet хранится на серверах. Серверы имеют свои адреса и управляются специализированными программами. Они позволяют пересылать почту и файлы, производить поиск в базах данных и выполнять другие задачи.

Обмен информацией между серверами сети выполняется по высокоскоростным каналам связи (выделенным телефонным линиям, оптоволоконным и спутниковым каналам связи). Доступ отдельных пользователей к информационным ресурсам Internet обычно осуществляется через провайдера или корпоративную сеть.

Провайдер - поставщик сетевых услуг – лицо или организация предоставляющие услуги по подключению к компьютерным сетям. В качестве провайдера выступает некоторая организация, имеющая модемный пул для соединения с клиентами и выхода во всемирную сеть.

Основными ячейками глобальной сети являются локальные вычислительные сети. Если некоторая локальная сеть непосредственно подключена к глобальной, то и каждая рабочая станция этой сети может быть подключена к ней.

История Интернета началась в конце 50-х годов ХХ века, а именно, когда в 1957 году в СССР запустили первый искусственный спутник. В разгар холодной войны «захват» Советским Союзом космического пространства представлял серьезную угрозу для США.

Необходимо было ускорить темпы разработок новейших систем защиты. С этой целью в 1957 году было создано Агентство перспективных исследований Министерства обороны США – ARPA. Эту организацию интересовал вопрос, можно ли соединять расположенные в разных местах компьютеры с помощью телефонных линий. Их целью являлась организация сети передачи данных, способной функционировать в условиях ядерного конфликта. В январе 1969 года впервые была запущена система, связавшая между собой 4 компьютера в разных концах США. А через год новая информационная сеть, названная ARPAnet, уже приступила к работе.

С каждым годом ARPAnet росла и развивалась и из военной и засекреченной сети становилась все более доступной для различных организаций.

В 1973 году сеть стала международной.

В 1983 году был введен в строй новый механизм доступа к ARPAnet, названный «протоколом TCP/IP». Этот протокол позволял с легкостью подключаться к Интернету при помощи телефонной линии.

В конце 80-х годов терпению военных пришел конец, так как сеть превратилась из секретной в общедоступную. Поэтому они отделили от сети часть для своих нужд, получившую название MILNet.

В конце 90-х годов стало возможным передавать по сети не только текстовую, но и графическую информацию и мультимедиа.

Одной из первых российских сетей, подключенных к Интернету, стала сеть Relcom (Релком), созданная в 1990 году на базе Российского центра «Курчатовский институт». В создании сети принимали участие специалисты кооператива «Демос» (сейчас это компания «Демос-Интернет»). Уже к концу года к Интернету было подключено 30 организаций. В 1991 году в компьютерной сети Relcom появился первый сервер новостей (электронных конференций). И очень скоро она объединила многие крупные города России (Екатеринбург, Барнаул и др.), а также некоторых других стран СНГ и стран Балтии.

Сегодня Интернет состоит из миллионов компьютеров, подключенных друг к другу при помощи самых разных каналов, от сверхбыстродействующих спутниковых магистралей передачи данных до медленных коммутируемых телефонных линий.

В настоящее время существует множество способов соединения с сетью Интернет от подключения компьютера посредством аналогового модема до способов подключения с использованием высокоскоростных технологий.
Способ подключения компьютера к сети Интернет зависит от используемого пользователем уровня услуг, которые он хочет получить от провайдера (поставщика услуг), от скорости и качества передачи данных. К услугам, которые предоставляются Интернет, относятся: E-mail, WWW, FTP, Usenet, IP - телефония, потоковое видео и т.д.
Способы подключения к Интернет можно классифицировать по следующим видам:

 коммутируемый доступ;

 доступ по выделенным линиям;

 доступ по широкополосной сети (DSL - Digital Subscriber Line);

 доступ к Интернет по локальной сети;

 спутниковый доступ в Интернет;

 доступ к Интернет с использованием каналов кабельной телевизионной сети;

 беспроводные технологии.
Для коммутируемого доступа, как правило, используется аналоговый модем и аналоговая телефонная линия, но применяется и коммутируемый доступ по цифровой телефонной сети ISDN (цифровая сеть связи с интеграцией услуг). Для подключения ПК к цифровой сети с интеграцией услуг ISDN используется ISDN-адаптер. Кроме того, коммутируемый доступ к Интернет может осуществляться с помощью беспроводных технологий: мобильный GPRS – Интернет и мобильный CDMA - Internet.
Доступ по выделенным каналам связи предполагает постоянный канал связи от помещений с компьютером до коммутатора, принадлежащего ISP (провайдеру). Этот способ доступа обеспечивает подключение компьютера все 24 часа в сутки. Перспективным методом подключения к Интернет, как для физических лиц, так и для компаний является широкополосная сеть DSL. Digital Subscriber Line - семейство цифровых абонентских линий, предназначенных для организации доступа по аналоговой телефонной сети, используя DSL/кабельный модем. Этот способ обеспечивает передачу данных до 50 Мбит/с.
Доступ к Интернет по локальной сети с архитектурой Fast Ethernet обеспечивает пользователю доступ к ресурсам глобальной сети Интернет и ресурсам локальной сети. Подключение осуществляется с помощью сетевой карты (10/100 Мбит/с) со скоростью передачи данных до 1 Гбит/с на магистральных участках и 100 Мбит/сек для конечного пользователя.
Спутниковый доступ к Интернет (DirecPC, Europe Online) является популярным для пользователей удаленных районов. Максимальная скорость приема данных до 52,5 Мбит/с (реальная средняя скорость до 3 Мбит/с).
Пользователи кабельного телевидения для подключения к Интернет могут использовать каналы кабельной телевизионной сети, при этом скорость приема данных от 2 до 56 Мб/сек. Для организации подключения к кабельной телевизионной сети используется кабельный модем.
В последнее время все более популярными становятся беспроводные методы подключения к Интернет. К беспроводным технологиям последней мили относятся: WiFi, WiMax, RadioEthernet, MMDS, LMDS, мобильный GPRS – Интернет, мобильный CDMA – Internet.

Цель: ознакомиться со структурой и основными принципами работы всемирной сети Интернет, с базовыми протоколами Интернет и системой адресации.

Архитектура и принципы работы сети Интернет

Глобальные сети, охватывая миллионы людей, полностью изменили процесс распространения и восприятия информации.

Глобальные сети (Wide Area Network, WAN) – это сети, предназначенные для объединения отдельных компьютеров и локальных сетей, расположенных на значительном удалении (сотни и тысячи километров) друг от друга. Глобальные сети объединяют пользователей, расположенных по всему миру, используя при этом самые разнообразные каналы связи.

Современный Интернет - весьма сложная и высокотехнологичная система, позволяющая пользователю общаться с людьми, находящимися в любой точке земного шара, быстро и комфортно отыскивать любую необходимую информацию, публиковать для всеобщего сведения данные, которые он хотел бы сообщить всему миру.

В действительности Internet не просто сеть, - это структура, объединяющая обычные сети. Internet - это «сеть сетей».

Чтобы описать сегодняшний Internet , полезно воспользоваться строгим определением.

В своей книге « The Matrix : Computer Networks and Conferencing Systems Worldwide » Джон Квотерман описывает Internet как «метасеть, состоящую из многих сетей, которые работают согласно протоколам семейства TCP/IP, объединены через шлюзы и используют единое адресное пространство и пространство имен» .

В Internet нет единого пункта подписки или регистрации, вместо этого вы контактируете с поставщиком услуг, который предоставляет вам доступ к сети через местный компьютер. Последствия такой децентрализации с точки зрения доступности сетевых ресурсов также весьма значительны. Среду передачи данных в Internet нельзя рассматривать только как паутину проводов или оптоволоконных линий. Оцифрованные данные пересылаются через маршрутизаторы , которые соединяют сети и с помощью сложных алгоритмов выбирают наилучшие маршруты для информационных потоков (рис.1).

В отличие от локальных сетей, в составе которых имеются свои высокоскоростные каналы передачи информации, глобальная (а также региональная и, как правило, корпоративная ) сеть включает подсеть связи (иначе: территориальную сеть связи, систему передачи информации), к которой подключаются локальные сети, отдельные компоненты и терминалы (средства ввода и отображения информации) (рис. 2).

Подсеть связи состоит из каналов передачи информации и коммуникационных узлов, которые предназначены для передачи данных по сети, выбора оптимального маршрута передачи информации, коммутации пакетов и реализации ряда других функций с помощью компьютера (одного или нескольких) и соответствующего программного обеспечения, имеющихся в коммуникационном узле. Компьютеры, за которыми работают пользователи-клиенты, называются рабочими станциями , а компьютеры, являющиеся источниками ресурсов сети, предоставляемых пользователям, называются серверами . Такая структура сети получила название узловой .

Рис.1 Схема взаимодействия в сети Интернет

Интернет – это глобальная информационная система, которая:

· логически взаимосвязана пространством глобальных уникальных адресов, основанных на Интернет-протоколе (IP);

· способна поддерживать коммуникации с использованием семейства протокола управления передачей - TCP/IP или его последующих расширений/преемников и/или других IP-совместимых протоколов;

· обеспечивает, использует или делает доступными на общественной или частной основе высокоуровневые услуги, надстроенные над описанной здесь коммуникационной и иной связанной с ней инфраструктурой.

Инфраструктура Интернет (рис.2):

1.магистральный уровень (система связанных высокоскоростных телекоммуникационных серверов).

2.уровень сетей и точек доступа (крупные телекоммуникационные сети), подключенных к магистрали.

3.уровень региональных и других сетей.

4.ISP – интернет-провайдеры.

5.пользователи.

К техническим ресурсам сети Интернет относятся компьютерные узлы, маршрутизаторы, шлюзы, каналы связи и др.

Рис.2 Инфраструктура сети Интернет

В основу архитектуры сетей положен многоуровневый принцип передачи сообщений . Формирование сообщения осуществляется на самом верхнем уровне модели ISO / OSI .. Затем (при передаче) оно после довательно проходит все уровни системы до самого нижнего, где и передается по каналу связи адресату. По мере прохождения каждого из уровней системы сообщение трансформируется, разбивается на сравнительно короткие части, которые снабжаются дополнительны ми заголовками, обеспечивающими информацией аналогичные уров ни на узле адресата. В этом узле сообщение проходит от нижнего уровня к верхнему, снимая с себя заголовки. В результате адресат принимает сообщение в первоначальном виде.

В территориальных сетях управление обменом данных осуществ ляется протоколами верхнего уровня модели ISO / OSI . Независимо от внутренней конструкции каждого конкретного протокола верхнего уровня для них характерно наличие общих функций: инициализация связи, передача и прием данных, завершение обмена. Каждый прото кол имеет средства для идентификации любой рабочей станции сети по имени, сетевому адресу или по обоим этим атрибутам. Активиза ция обмена информацией между взаимодействующими узлами начи нается после идентификации узла адресата узлом, инициирующим обмен данными. Инициирующая станция устанавливает один из ме тодов организации обмена данными: метод дейтаграмм или метод сеансов связи. Протокол предоставляет средства для приема/переда чи сообщений адресатом и источником. При этом обычно накладыва ются ограничения на длину сообщений.

T CP / IP - технология межсетевого взаимодействия

Наиболее распространенным протоколом управления обменом данных является протокол TCP/IP. Главное отличие сети Internet от других сетей заключается именно в ее протоколах TCP/IP , охватыва ющих целое семейство протоколов взаимодействия между компью терами сети. TCP/IP - это технология межсетевого взаимодействия, технология Internet . Поэтому г лобальная сеть, объединяющая мно жество сетей с технологией TCP/IP , называется Internet .

Протокол TCP/IP - это семейство программно реализованных протоколов старшего уровня, не работающих с аппаратными пре рываниями. Технически протокол TCP/IP состоит из двух частей - IP и TCP .

Протокол IP ( Internet Protocol - межсетевой протокол) является главным протоколом семейства, он реализует распространение ин формации в IP -сети и выполняется на третьем (сетевом) уровне моде ли ISO / OSI . Протокол IP обеспечивает дейтаграммную доставку паке тов, его основная задача - маршрутизация пакетов. Он не отвечает за надежность доставки информации, за ее целостность, за сохране ние порядка потока пакетов. Сети, в которых используется протокол IP , называются IP -сетями. Они работают в основном по аналоговым каналам (т.е. для подключения компьютера к сети требуется IP -мо дем) и являются сетями с коммутацией пакетов. Пакет здесь называ ется дейтаграммой.

Высокоуровневый протокол TCP ( Transmission Control Protocol - протокол управления передачей) работает на транспортном уровне и частично - на сеансовом уровне. Это протокол с установлением ло гического соединения между отправителем и получателем. Он обес печивает сеансовую связь между двумя узлами с гарантированной доставкой информации, осуществляет контроль целостности переда ваемой информации, сохраняет порядок потока пакетов.

Для компьютеров протокол TCP/IP - это то же, что правила раз говора для людей. Он принят в качестве официального стандарта в сети Internet , т.е. сетевая технология TCP/IP де-факто стала техноло гией всемирной сети Интернет.

Ключевую часть протокола составляет схема маршрутизации пакетов, основанная на уникальных адресах сети Internet . Каждая рабо чая станция, входящая в состав локальной или глобальной сети, име ет уникальный адрес, который включает две части, определяющие адрес сети и адрес станции внутри сети. Такая схема позволяет передавать сообщения как внутри данной сети, так и во внешние сети.

АДРЕСАЦИЯ В СЕТИ ИНТЕРНЕТ

Основные протоколы сети Интернет

Работа сети Internet основана на использовании семейств коммуникационных протоколов TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol ). TCP/IP используется для передачи данных как в глобальной сети Internet , так и во многих локальных сетях.

Название TCP/IP определяет семейство протоколов передачи данных сети. Протокол - это набор правил, которых должны придерживаться все компании, чтобы обеспечить совместимость производимого аппаратного и программного обеспечения. Эти правила гарантируют совместимость производимого аппаратного и программного обеспечения. Кроме того, TCP /IP – это гарантия того, что ваш персональный компьютер сможет связаться по сети Internet с любым компьютером в мире, также работающим с TCP/IP. При соблюдении определенных стандартов для функционирования всей системы не имеет значения, кто является производителем программного обеспечения или аппаратных средств. Идеология открытых систем предполагает использование стандартных аппаратных средств и программного обеспечения. TCP/IP - открытый протокол и вся специальная информация издана и может быть свободно использована.

Различный сервис, включаемый в TCP/IP, и функции этого семейства протоколов могут быть классифицированы по типу выполняемых задач. Упомянем лишь основные протоколы, так как общее их число насчитывает не один десяток:

·транспортные протоколы - управляют передачей данных между двумя машинами:

·TCP / IP (Transmission Control Protocol ),

·UDP (User Datagram Protocol );

·протоколы маршрутизации - обрабатывают адресацию данных, обеспечивают фактическую передачу данных и определяют наилучшие пути передвижения пакета:

· IP (Internet Protocol),

· ICMP (Internet Control Message Protocol),

· RIP (Routing Information Protocol)

· и другие;

·протоколы поддержки сетевого адреса - обрабатывают адресацию данных, обеспечивают идентификацию машины с уникальным номером и именем:

· DNS (Domain Name System),

· ARP (Address Resolution Protocol)

· и другие;

·протоколы прикладных сервисов - это программы, которые пользователь (или компьютер) использует для получения доступа к различным услугам:

·FTP (File Transfer Protocol ),

· TELNET ,

· HTTP (HyperText Transfer Protocol)

·NNTP (NetNewsTransfer Protocol)

·и другие

Сюда включается передача файлов между компьютерами, удаленный терминальный доступ к системе, передача гипермедийной информации и т.д.;

·шлюзовые протоколы помогают передавать по сети сообщения о маршругазации и информацию о состоянии сети, а так же обрабатывать данные для локальных сетей:

· EGP (Exterior Gateway Protocol),

· GGP (Gateway-to-Gateway Protocol),

· IGP (Interior Gateway Protocol);

·другие протоколы – используются для передачи сообщений электронной почты, при работе с каталогами и файлами удаленного компьютера и так далее:

· SMTP (Simple Mail Transfer Protocol),

·NFS (Network File System ).

IP -адресация

Теперь подробнее остановимся на понятии IP -адреса.

Каждый компьютер в Internet (включая любой ПК, когда он устанавливает сеансовое соединение с провайдером по телефонной линии) имеет уникальный адрес, называемый IP -адрес .

IP -адрес имеет длину 32 бита и состоит из четырех частей по 8 бит, именуемых в соответствии с сетевой терминологией октетами (octets ) . Это значит, что каждая часть IP-адреса может принимать значение в пределах от 0 до 255. Четыре части объединяют в запись, в которой каждое восьмибитовое значение отделяется точкой. Когда речь идет о сетевом адресе, то обычно имеется в виду IP -адрес.

Если бы использовались все 32 бита в IP -адресе, то получилось бы свыше четырех миллиардов возможных адресов - более чем достаточно для будущего расширения Internet . Однако некоторые комбинации битов зарезервированы для специальных целей, что уменьшает число потенциальных адресов. Кроме того, 8-битные четверки сгруппированы специальными способами в зависимости от типа сети, так что фактическое число адресов еще меньше.

С понятием IP -адреса тесно связано понятие хоста (host ) . Некоторые просто отождествляют понятие хоста с понятием компьютера, подключенного к Internet . В принципе, это так, но в общем случае под хостом понимается любое устройство, использующее протокол TCP/IP для общения с другим оборудованием. То есть кроме компьютеров, это могут быть специальные сетевые устройства - маршрутизаторы (routers ), концентраторы (habs ) и другие. Эти устройства так же обладают своими уникальными I Р-адресами,- как и компьютеры узлов сети пользователей.

ЛюбойIP -адрес состоит из двух частей: адреса сети (идентификатора сети, Network ID ) и адреса хоста (идентификатора хоста, Host ID ) в этой сети . Благодаря такой структуре IP -адреса компьютеров в разных сетях могут иметь одинаковые номера. Но так как адреса сетей различны, то эти компьютеры идентифицируются однозначно и не могут быть перепутаны друг с другом.

IP-адреса выделяются в зависимости от размеров организации и типа ее деятельности. Если это небольшая организация, то, скорее всего в ее сети немного компьютеров (и, следовательно, IP -адресов). Напротив, у большой корпорации могут быть тысячи (а то и больше) компьютеров, объединенных во множество соединенных между собой локальных сетей. Для обеспечения максимальной гибкости IP -адреса разделяются на классы: А, В и С. Еще существуют классы D и Е , но они используются для специфических служебных целей.

Итак, три класса IP -адресов позволяют распределять их в зависимости от размера сети организации. Поскольку 32 бита - допустимый полный размер IP -адреса, то классы разбивают четыре 8-битные части адреса на адрес сети и адрес хоста в зависимости от класса.

Адрес сети класса A определяется первым октетом IP -адреса (считается слева направо). Значение первого октета, находящееся в пределах 1-126, зарезервировано для гигантских транснациональных корпорации и крупнейших провайдеров. Таким образом, в классе А в мире может существовать всего лишь 126 крупных компаний, каждая из которых может содержать почти 17 миллионов компьютеров.

Класс B использует 2 первых октета в качестве адреса сети, значение первого октета может принимать значение в пределах 128-191. В каждой сети класса В может быть около 65 тысяч компьютеров, и такие сети имеют крупнейшие университеты и другие большие организации.

Соответственно, в классе C под адрес сети отводится уже три первых октета, а значение первого октета может быть в пределах 192-223. Это самые распространенные сети, их число может превышать более двух миллионов, а число компьютеров (хостов) в каждой сети - до 254. Следует отметить, что «разрывы» в допустимых значениях первого октета между классами сетей появляются из-за того, что один или несколько битов зарезервированы в начале IP -адреса для идентификации класса.

Если любой IP -адрес символически обозначить как набор октетов w .x .y .z , то структуру для сетей различных классов можно представить в таблице 1.

Всякий раз, когда посылается сообщение какому-либо хост-компьютеру в Internet , IP -адрес используется для указания адреса отправителя и получателя. Конечно, пользователям не придется самим запоминать все IP -адреса, так как для этого существует специальный сервис TCP/IP, называемый Domain Name System (Доменная система имен)

Таблица 1. Структура IP-адресов в сетях различных классов

Класс сети	Значение первого октета (W)	Октеты номера сети	Октеты номера хоста	Число возможных сетей	Число хостов в таких сетях
	1-126		x.y.z	128(2 7)	16777214(2 24)
	128-191	w.x	y.z	16384(2 14)	65536(2 16)
	192-223	w.x.y		2097151(2 21)	254(2 8)

Понятие маски подсети

Для того чтобы отделить идентификатор сети от идентификатора хоста, применяется специальное 32-битное число, называемое маской подсети (subnet mask ). Чисто внешне маска подсети представляет собой точно такой же набор из четырех октетов, разделенных между собой точками, как и любой IP -адрес. В таблице 2 приведены значения маски подсети для сетей класса A , B , C , используемые по умолчанию.

Таблица 2. Значение маски подсети (по умолчанию)

Класс сети	Значение маски в битах (двоичное представление)	Значение маски в десятичном виде
	11111111 00000000 00000000 00000000	255.0.0.0
	11111111 11111111 00000000 00000000	255.255.0,0
	11111111 11111111 1111111100000000	255,255.255.0

Маска применяется также для логического разделения больших IP -сетей на ряд подсетей меньшего масштаба. Представим, к примеру, что в Сибирском Федеральном Университете, обладающего сетью класса B , имеется 10 факультетов и в каждом из них установлено по 200 компьютеров (хостов). Применив маску подсети 255.255.0.0, эту сеть можно разделить на 254 отдельных подсетей с числом хостов до 254 в каждой.

Значения маски подсети, применяемые по умолчанию, не являются единственно возможными. К примеру, системный администратор конкретной IP -сети может использовать и другое значение маски подсети для выделения лишь некоторых бит в октете идентификатора хоста.

Как зарегистрировать IP -сеть своей организации?

На самом деле, конечные пользователи не имеют отношения к этой задаче, которая ложиться на плечи системного администратора данной организации. В свою очередь, в этом ему оказывают содействие провайдеры Internet , обычно беря на себя все регистрационные процедуры в соответствующей международной организации, называемой InterNIC (Network Information Center ). Например, Сибирский федеральный университет желает получить адрес электронной почты в Internet , содержащий строку sfu -kras .ru . Такой идентификатор, включающий название фирмы, позволяет отправителю электронной почты определить компанию адресата.

Чтобы получить один из этих уникальных идентификаторов, называемых доменным именем, компания или провайдер посылает запрос в орган, который контролирует подключение к Internet - InterNIC . Если InterNIC (или орган, уполномоченный им для такой регистрации в данной стране) утверждает имя компании, то оно добавляется в базу данных Internet . Доменные имена должны быть уникальны, чтобы предотвратить ошибки. Понятие домена и его роль в адресации сообщений, пересылаемых по Internet , будут рассмотрены ниже. Дополнительную информацию о работе InterNIC можно узнать, посетив в Internet страницу http://rs.internic.ru .

ДОМЕННАЯ СИСТЕМА ИМЕН

Доменные имена

Кроме IP-адресов, для идентификации конкретных хостов в Сети используется так называемое доменное имя хоста (Domain host name) . Так же, как и IP-адрес, это имя является уникальным для каждого компьютера (хоста) , подключенного к Internet, - только здесь вместо цифровых значений адреса применяются слова.

В данном случае понятие домена означает совокупность хостов Internet, объединенных по какому-то признаку (например, по территориальному, когда речь идет о домене государства).

Разумеется, использование доменного имени хоста было введено только для того, чтобы облегчить пользователям задачу запоминания имен нужных им компьютеров. Сами компьютеры, по понятным причинам, в таком сервисе не нуждаются и вполне обходятся IP -адресами. Но вы только представьте, что вместо таких звучных имен как, www . microsoft . com или www . ibm . com вам пришлось бы запоминать наборы цифр, - 207.46.19.190 или 129.42.60.216 соответственно.

Если говорить о правилах составления доменных имен, то здесь нет столь жестких ограничений по количеству составных частей имени и их значениям, как в случае IP -адресов. Например, если в ХТИ – Филиале СФУ существует хост с именем khti , входящий в домен республики Хакасия khakassia , а тот, в свою очередь входит в домен России ru , то доменное имя такого компьютера будет khti . khakassia . ru . В общем случае число составляющих доменного имени может быть различным и содержать от одной и более частей, например, rage . mp 3. apple . sda . org или www . ru .

Чаще всего доменное имя компании состоит из трех составляющих, первая часть - имя хоста, вторая - имя домена компании, и последняя - имя домена страны или имя одного из семи специальных доменов, обозначающих принадлежность хоста, организации определенного профиля деятельности (см. табл. 1). Так, если ваша компания называется «KomLinc », то чаще всего Web -сервер компании будет назван www .komlinc .ru (если это российская компания), или, к примеру, www .komlinc .com , если вы попросили провайдера зарегистрировать вас в основном международном домене коммерческих организаций.

Последняя часть доменного имени называется идентификатором домена верхнего уровня (например, . ru или . com ). Существует семь доменов верхнего уровня, установленных InterNIC .

Таблица 1. Международные домены верхнего уровня

Имя домена	Принадлежность хостов домена
ARPA	Пра-пра... бабушка Internet , сеть ARPANet (выходит из употребления)
СОМ	Коммерческие организации (фирмы, компании, банки и так далее)
GOV	Правительственные учреждения и организации
EDU	Образовательные учреждения
MIL	Военные учреждения
NET	«Сетевые» организации, управляющие Internet или входящие в его структуру
ORG	Организации, которые не относятся ни к одной из перечисленных категорий

Исторически сложилось так, что эти семь доменов верхнего уровня по умолчанию обозначают факт географического расположения (принадлежащего к ним) хоста на территории США. Поэтому международный комитет InterNIC наряду с вышеперечисленными доменами верхнего уровня допускает применение доменов (специальных сочетаний символов) для идентификации иных стран, в которой находится организация-владелец данного хоста.

Итак, домены верхнего уровня подразделяютсяна организационные (см. табл.1)и территориальные. Имеются двухбуквенные обозначения для всех стран мира: . ru - для России (пока в ходу и домен . su , объединяющий хосты на территории республик бывшего СССР), .са - для Канады, . uk - для Великобритании и т.д. Они обычно используются вместо одного из семи идентификаторов, перечисленных выше в таблице 1.

Территориальные домены верхнего уровня:

. ru (Russia )- Россия;

Su (Soviet Union ) - страны бывшего СССР, ныне ряд государств СНГ;

Uk (United Kingdom ) - Великобритания;

Ua (Ukraine ) - Украина;

Bg (Bulgaria ) - Болгария;

Hu (Hungary ) - Венгрия;

De (Deutchland ) - Германия, и др.

C полным списком всех доменных имен государств можно познакомиться на различных серверах в Internet .

Не все компании за пределами США имеют идентификаторы страны. В какой-то мере использование идентификатора страны или одного из семи идентификаторов, принятых в США, зависит от того, когда проводилась регистрация доменного имени компании. Так, компаниям, которые достаточно давно подключились к Internet (когда число зарегистрированных организаций было сравнительно невелико), был дан трехбуквенный идентификатор. Некоторые корпорации, работающие за пределами США, но регистрирующие доменное имя через американскую компанию, сами выбирают, использовать ли им идентификатор страны пребывания. Сегодня в России можно получить доменный идентификатор . com , для чего следует оговорить этот вопрос со своим провайдером Internet .

Как работают серверы DNS

Теперь поговорим о том, каким образом доменные имена преобразуются в понятные для компьютера IP -адреса.

Занимается этим Domain Name System (DNS , Доменная система имен) сервис, обеспечиваемый TCP/IP, который помогает в адресации сообщений. Именно благодаря работе DNS вы можете не запоминать IP -адрес, а использовать намного более простой доменный адрес. Система DNS транслирует символическое доменное имя компьютера в IP -адрес, находя запись в распределенной базе данных (хранящейся на тысячах компьютерах), соответствующую этому доменному имени. Стоит также отметить, что серверы DNS в русскоязычной компьютерной литературе часто называют «серверами имен».

Серверы имен корневой зоны

Хотя в мире насчитываются тысячи серверов имен, во главе всей системы DNS стоят девять серверов, названных серверами корневой зоны ( root zone servers ) . Серверы корневой зоны получили имена a . root _ server . net , b . root _ server . net и так далее вплоть до i . root _ server . net . Первый из них - a . root _ server . net - выступает в роли первичного сервера имен Internet , управляемого из информационного центра InterNIC , который регистрирует все домены, входящие в несколько доменов высшего уровня. Остальные серверы имен по отношению к нему вторичны, однако все хранят копии одних и тех же файлов. Благодаря этому любой из серверов корневой зоны может заменять и подстраховывать остальные.

На этих компьютерах размещена информация о хост-компьютерах серверов имен, обслуживающих семь доменов высшего уровня: .com , .edu , .mil , .gov , .net , .org и специального.arpa (рис.1). Любой из этих девяти серверов несет так же файл высшего уровня, как.uk (Великобритания), .de (Германия), .jp (Япония) и так далее.

Рис. 1. Иерархическая структура имен доменов Internet

В файлах корневой зоны содержатся все имена хост-компьютеров и IP -адреса серверов имен для каждого поддомена, входящего в домен высшего уровня. Другими словами, каждый корневой сервер располагает информацией обо всех доменах высшего уровня, а так же знает имя хост-компьютера и IP -адрес, по меньшей мере, одного сервера имен, обслуживающего каждый из вторичных доменов, входящих в любой домен высшего уровня. Для доменов иностранных государств в базе данных хранятся сведения по серверам имен для каждой страны. Например, в неком домене company . com файлы корневой зоны для домена содержат данные о сервере имен для любого адреса, заканчивающегося на company . com .

Кроме серверов имен корневой зоны существуют локальные серверы имен , установленные в доменах более низкого уровня. Локальный сервер имен кэширует список хост-компьютеров, поиск которых он производил в последнее время. Это устраняет необходимость постоянно обращаться в систему DNS с запросами о часто используемых хост-компьютерах. Кроме того, локальные серверы имен являются итерционными , а серверы корневой зоны - рекурсивными . Это значит, что локальный сервер имен будет повторять процедуру запроса информации о других серверах имен до тех пор, пока не получит ответа.

Корневые же серверы Internet , находящиеся на вершине структуры DNS , напротив, лишь выдают указатели на домены следующего уровня. Добраться до конца цепочки и получить требуемый IP -адрес - задача локального сервера имен. Чтобы решить ее, он должен спуститься по иерархической структуре, последовательно запрашивая у локальных серверов имен указатели на ее низшие уровни.

31.10.2017 | Владимир Хазов

Основная задача интернет-провайдера - оказание услуг связи абонентам (доступ в интернет, телефония, цифровое телевидение и другие). А для того, чтобы обеспечить доступ к этим услугам, необходимо построить сеть. В прошлой статье мы рассказали про основные шаги по созданию интернет-провайдера, в этой остановимся подробнее на построении сети.

На рисунке приведена эталонная модель построения сети. Она представляет собой топологию «дерево» (объединение нескольких топологий «звезда») с дополнительными избыточными связями. Избыточность компенсирует главный недостаток данной топологии (отказ одного из узлов влияет на работу всей сети), но и увеличивает без того чрезмерный расход кабеля вдвое. Для уменьшения затрат на кабель многие организации «усиливают» только наиболее значимые части сети.

Следует помнить, что это всего лишь модель, а следовательно, деление на уровни может быть условным - некоторые устройства могут реализовывать сразу оба уровня, а какие-то уровни могут вовсе отсутствовать.

Как видно, данная модель состоит из четырех уровней:

уровень доступа;
уровень агрегации;
уровень ядра сети;
серверный уровень.

Разберем каждый из них по отдельности.

Уровень доступа

Главным процессом на этом уровне является подключение оборудования клиента (компьютер, Wi-Fi-маршрутизатор) к сети провайдера. Здесь оборудованием провайдера являются коммутаторы (если это локальная сеть и планируется подключение при помощи проводной среды) либо базовые станции (если подключение происходит через беспроводную среду). Как правило, для организации управляемой сети используют коммутаторы второго уровня (L2), реже - третьего (L3). Некоторые провайдеры на этапе строительства локальной сети отдают предпочтение неуправляемым коммутаторам, впоследствии это может сказаться на качестве предоставляемых услуг.

Также для удешевления стоимости подключения используются устройства с максимальным количеством физических интерфейсов 24/48. В роли управляемых коммутаторов второго уровня хорошо зарекомендовали себя Cisco Catalyst серий 2900, 3500 и 3700, но многие операторы выбирают Eltex, SNR и прочие российские разработки, как более доступные по цене.

Коммутаторы L3 на данном уровне встречаются достаточно редко, так как они дороже, чем L2, и их размещение в технических помещениях многоэтажек связано с определенными рисками. Если коммутаторы L3 и встречаются на уровне доступа, то лишь в объединении уровня доступа и уровня агрегации. Частным примером использования является кабинет в офисе либо отдел, а в случае с провайдером - многоквартирный дом или жилая секция в этом доме.

Стоит отметить, что при строительстве сети каждый провайдер сам выбирает степень ее сегментирования. Сегмент сети, или VLAN (Virtual Local Area Network), позволяет объединить группу пользователей в одну логическую сеть либо обособить каждого по отдельности. Считается очень плохим тоном, когда сеть «плоская», то есть клиенты, коммутаторы, маршрутизаторы и серверы находятся в одном логическом сегменте. Такая сеть имеет очень много недостатков. Более правильным решением является разделение целой сети на более мелкие подсети, в идеальном варианте - выделять VLAN для каждого клиента.

Уровень агрегации

Промежуточный уровень между ядром сети и уровнем доступа. Как правило, этот уровень реализуется на L3-коммутаторах, реже - на маршрутизаторах из-за их высокой стоимости и, опять же, особенностей эксплуатации в помещениях определенного типа. Основная задача оборудования сводится к объединению линков от коммутаторов уровня доступа на «магистральном» коммутаторе по топологии «звезда».

Расстояние от коммутаторов доступа до коммутаторов этой группы может достигать нескольких километров. Если на уровне доступа используются L2-коммутаторы, а сеть сегментирована, то на этом уровне организуются L3-интерфейсы для VLAN, прописанных на уровне доступа. Такой подход способен несколько разгрузить ядро сети, так как в этом случае ядро не имеет записей о самих VLAN и параметрах VLAN-интерфейсов, а имеет только маршрут до конечной подсети.

Наиболее популярное оборудование, используемое провайдерами для реализации работы этого уровня, - Cisco Catalyst серии 3750 и 3550, в частности WS-C3550–24-FX-SMI.

Последний получил популярность благодаря наибольшему количеству оптических интерфейсов, но, к сожалению, устарел и не соответствует современным требованиям к строительству сетей. Также достаточно хорошо справляется с задачами этого уровня оборудование фирмы Foundry (ныне Brocade), Nortel (устарел), Extreme, SNR и Eltex. Оборудование, предоставляемое Foundry/Brocade, позволяет использовать шасси и слоты расширения к нему и наращивать производительность по мере необходимости.

Уровень ядра

Ядро является неотъемлемой частью любой сети. Данный уровень реализуется на маршрутизаторах, реже - на высокопроизводительных L3-коммутаторах (опять же, для уменьшения стоимости самой сети.) Как было сказано ранее, в зависимости от архитектуры сети, ядро может «держать» статические маршруты либо иметь настройки для динамической маршрутизации.

Серверный уровень

Реализуется, как понятно из названия, серверами сети. Реализация может быть как на серверных платформах, так и на специализированном оборудовании. ПО для серверных платформ на сегодняшний день представлено разными производителями и под разными видами лицензий, равно как и ОС, на которых будет работать это программное обеспечение. Стандартный набор провайдера на этом уровне:

DHCP-сервер;
DNS-сервер;
один или несколько серверов доступа (если таковые необходимы);
сервер AAA (radius или diameter);
сервер биллинга;
сервер баз данных;
сервер хранения flow-статистики и биллинговой информации;
сервер мониторинга сети;
сервисы развлечений для пользователей (опционально);
серверы контента (такие как Coogle Cache).

Эти сервисы мы подробно рассмотрим в следующей статье.

Пограничный уровень

Пограничный уровень обычно отсутствует на схемах, приведенных в самом начале, так как работает вне основной сети, хотя и может быть реализован на уровне ядра. Но лучше для этих целей выделить самостоятельное устройство. На данном уровне происходит обмен трафиком между провайдером и вышестоящим провайдером либо между AS (автономной системой) оператора с другими автономными системами (в случае использования BGP). В начале строительства сети уровень может быть реализован и на сервере доступа, но впоследствии, как только возникнет необходимость добавления еще одного сервера доступа, встанет вопрос о подсети из собственных реальных адресов.

Данную потребность можно реализовать на маршрутизаторах либо на L3-коммутаторах - достаточно зароутить внешний пул адресов из собственной внешней подсети на IP-адрес, выдаваемый провайдером при подключении.

Итоговая схема сети интернет-провайдера может выглядеть так, но на практике она модифицируется под определенные задачи.

В следующих статьях мы расскажем об основных сервисах, которые необходимо использовать в сети интернет-провайдера, а также о способах конвергенции некоторых из них с помощью платформы СКАТ DPI .

Более подробную информацию о преимуществах современной системы глубокого анализа трафика СКАТ DPI, ее эффективном использовании на сетях операторов связи, а также о миграции с других платформ вы можете узнать у специалистов компании VAS Experts, разработчика и поставщика системы анализа трафика СКАТ DPI .