компьютер. Лекция 10. Компьютерные сети
 Скачать 1.98 Mb.
|
|
8. Сеть Internet Рождение и развитие сети Internet (Интернет) стало началом новой компьютерной эпохи. Интернет перевернул все представления о средствах массовой информации. Он ликвиди- ровал границы между государствами и сделал людей намного ближе друг к другу. Назва- ние InterNet произошло от объединения двух слов Interconnected Netwoks (связанные се- ти). Интернет (англ. Internet) – это мировая компьютерная сеть, состоящая из множества соединенных друг с другом больших и малых сетей. Это сеть сетей, дающая возмож- ность общения и передачи информации между любыми компьютерами по всему миру вне зависимости от того, кому они принадлежат и каким программным обеспечением оснащены. 8.1. История развития сети Интернет История компьютерных сетей уходит в начало 60-х гг. XX в. Тогда Министерство оборо- ны США посчитало, что на случай войны Америке нужна надежная система передачи ин- Лекция № 10. Компьютерные сети 16 формации 7 . Опасения были связаны с возможным ударом по национальному коммуника- ционному центру США, который обеспечивал связь военного руководства страны с аме- риканскими стратегическими силами. Решение этой задачи было возложено на департа- мент Министерства обороны США – Агентство перспективных исследовательских про- ектов (Advanced Research Projects Agency – ARPA), которое предложило разработать для этого компьютерную децентрализованную сеть, состоящую из отдельных независимых сегментов. Эта задача была поручена Калифорнийскому университету, Стэндфордскому иссле- довательскому центру, Университету штата Юта и Университету штата Калифорния, при- чем все работы финансировались за счет Министерства обороны США. В рамках этого проекта в 1969 г. была создана компьютерная сеть ARPANet, объединяющая четыре ука- занных научных учреждения. В основу информационного обмена была за- ложена оригинальная идея расщепления информа- ционных данных на малые порции – «пакеты», ко- торые достигали цели назначения различными пу- тями. Эта экспериментальная сеть передачи пакетов первоначально предназначалась для изучения мето- дов обеспечения надежной связи между компьюте- рами различных типов. Сеть ARPANet явилась прообразом сети InterNet (многие методы передачи данных через модемы были разработаны именно в ARPANet). Это была первая в мире сеть, перешед- шая на маршрутизацию пакетов (1 января 1983 г.). Компьютерная сеть ARPANet была построена с учетом обеспечения ее функциони- рования в период военных действий, что отражалось в высокой надежности доставки со- общений при повреждении части узлов или их полном физическом уничтожении. В слу- чае поражения отдельных участков сети действующие узлы автоматически переадресовы- вали данные по функционирующим каналам связи. Такая надежность обеспечивала управление военным потенциалом США в любых условиях. Сеть была предназначена для связи различных военных учреждений и оборонных предприятий, а также важных иссле- довательских центров. За шесть лет до построения в США сети ARPANet в СССР существовал план создания Государственной сети вычислительных центров 8 (ГСВЦ), однако он не был реализован на практике, что лишило нашу страну возможного приоритета в данной области. 7 В 50-е годы XX в., во время американо-советской гонки вооружений, США произвели вроде бы не мощный ядерный взрыв на высоте около 20 км. Казалось бы, бомба «чистая», взорвана высоко… Но последствия этого взрыва были поистине катастрофическими: распространившийся после взрыва электромагнитный им- пульс на определенное время вывел из строя практически все телефонные и телеграфные линии страны. Это не на шутку встревожило американских военных: высотный ядерный взрыв даже небольшой мощности может лишить всю страну связи, т.е. полностью ее обезглавить, лишив управления. К тому же после запуска в 1957 году первого советского искусственного спутника стала очевидна реальная уязвимость Соединенных Штатов, которые до того были защищены со всех сторон от потенциальных противников океанами. (Ушаков И.А. История науки сквозь призму озарений. Кн. 6. От счетных машин до ЭВМ: Как люди научили машины «думать». – М.: КомКнига, 2010. - 176 с.) 8 https://ru.wikipedia.org/wiki/Общегосударственная_автоматизированная_система_учёта_и_обработки_инф ормации Лекция № 10. Компьютерные сети 17 В начале 1970-х гг. среди пользователей ARPANet стало распространяться объек- тивное мнение, что передать письмо по компьютерной сети намного удобнее, быстрее и дешевле, чем традиционным методом. Рей Томплинсон 9 предложил концепцию работы с электронными сообщениями в распределенных сетях. Так начала зарождаться электрон- ная почта. Эксперимент с ARPANet явился настолько успешным, что многие организации захо- тели войти в состав сети с целью ее использования для ежедневной передачи данных. Сеть начала активно расти и развиваться, ее начали использовать ученые из разных обла- стей науки. Так, в 1973 г. к ARPANet подключилась сеть CSNet (Computer Science Network — сеть факультетов информатики) , объединяющая несколько университетов 10 . В связи с воз- никновением принципиально новых задач и методов их решения у организаций появилась новая потребность – связать воедино свои локальные сети и иметь возможность выходить в локальные сети других организаций. Также в 1973 г. сеть стала международной – к ней были подключены первые ино- странные организации из Великобритании и Норвегии. В 1983 г. из ARPANet выделилась сеть MilNet ( от англ. Military Network ; с англ. — «Военная сеть») , которая стала относиться к DDN (Defense Data Network – сеть оборонных данных ) Министерства обороны США. Таким образом, сеть MilNet обслуживала исключи- тельно военные интересы, а сеть ARPANet стала доступной для разностороннего исполь- зования, преимущественно научного. Началом становления InterNet принято считать создание в 1984 г. сети Националь- ного научного фонда США (National Science Foundation – NSF 11 ), который начал строи- тельство пяти огромных суперкомпьютерных центров. А сеть NSFNet ( от англ. National Science Foundation Network — компьютерная сеть Национального фонда науки США ) должна была соединить эти центры с научно-исследовательскими организациями для того, чтобы специалисты, занятые в фундаментальных исследованиях, могли использовать вычисли- тельные мощности существующих компьютерных центров. Первоначально сеть NSFNet соединяла Национальный центр суперкомпьютерных приложений (National Center for Supercomputing Applications – NCSA) при Университете штата Иллинойс и Центр теории Корнельского университета. Но за первый же год работы к NSFNet подключились около 10 тыс. компьютеров. Она стала обширной межуниверси- тетской сетью, которая включала более мелкие сети. 9 Рэй Томлинсон (англ. Ray Samuel Tomlinson; 1941, Амстердам, Нью-Йорк — 5 марта 2016) — американский инженер компьютерной компании BBN Technologies. Разработал аналого-цифровые гибридные синтезаторы речи. Является изобретателем электронной почты, соединившей в 1971 году пользователей удаленных компьютеров сети ARPANET. Добавил поддержку сервиса e-mail к функциональным возможностям сети, выбрав символ @ (at-sign), чтобы обозначить принадлежность почтовых адресов определенным хостам. Разработал программное обеспечение TENEX, позволяющее компьютерам обмениваться текстовыми сооб- щениями. Кроме того, он разработал программу CPYNET, которая позволяла пересылать файлы и обеспечи- вала их сохранность. 10 CSNET (англ. Computer Science Network — сеть факультетов информатики) — компьютерная сеть, которая начала свою работу в 1981 году в Соединенных Штатах. Её целью было расширить сетевые возможности факультетов информатики учебных и научно-исследовательских институтов, которые по финансовым сооб- ражениям или из-за ограничения доступа не могли подключаться к ARPANET напрямую. Она сыграла значи- тельную роль в распространении информации и обеспечении доступа к национальной сети и была важной вехой на пути развития глобальной сети Интернет. CSNET финансировалось Национальным научным фон- дом США с 1981 по 1984 год. 11 Независимое агентство при правительстве США, отвечающее за развитие науки и технологий. Лекция № 10. Компьютерные сети 18 Вскоре за NSFNet стало закрепляться название «Интернет» она служила каркасом Интернета в начале 1990-х гг. Можно выделить пять основных этапов развития сети InterNet (они являются условными, но позволяют наглядно проследить динамику развития и распространения информационно-коммуникационных (сетевых) технологий): 1969 1973 гг. – зарождение сети ARPANet на территории США и ее использование исключительно в военных целях; 1973 1983 гг. – переориентация на использование сети в других целях, в том числе исследовательских (подключение университетской сети CSNet); 1983 1986 гг. – объединение разрозненных сетей в единую сеть (ARPANet и NSFNet); 1986 1990 гг. – распространение единой компьютерной сети (ARPANet прекратила свое существование, уступив место InterNet); 1990 г. наши дни полноценное развитие глобальной компьютерной сети. Для современного этапа развития глобальной сети Интернет характерно постоянное уве- личение ее размера и расширение сферы ее применения. Первоначально сетью пользова- лись исключительно для передачи файлов и сообщений электронной почты, в настоящее время с ее помощью решаются более сложные задачи распределенного доступа к ресур- сам. Сегодня Интерет – это: Всемирная библиотека, обладающая знаниями, накопленными многими поколени- ями людей; Самый массовый и оперативный источник информации; Самое прогрессивное средство общения и коммуникации; Самое благоприятное пространство для бизнеса (например, электронной торговли); Идеальный инструмент для рекламы; Крупнейший в мире источник развлечений и простор для творчества. В настоящее время на базе NSFNet развивается известный проект Internet2, обеспечивающий цифровую связь на невероятно больших скоростях. Интернет2 (англ. Internet2) — некоммерческий консорци- ум из 230 американских университетов, создающий передовые сете- вые приложения и технологии, чтобы ускорить появление «Интерне- та будущего». Консорциум активно сотрудничает с правительствен- ными организациями и ведущими частными компаниями компьютерной индустрии. Кон- сорциум также поддерживает собственную экспериментальную высокоскоростную сеть Абилин (англ. Abilene Network). Когда говорят «Интернет2», то зачастую подразумевают именно сеть Абилин, а не сам консорциум. К сети имеют подключение многие универси- теты по всему миру (в России подключен МГУ). Официальный сайт консорциума: http://www.internet2.edu/ 8.2. Интернет в России В России Интернет появился с задержкой в несколько лет от всего мира. Сначала подав- ляющее большинство пользователей могло лишь отправлять и получать электронные Лекция № 10. Компьютерные сети 19 письма, но не могло полноценно подключаться к сети и использовать все ее возможности. Перечислим несколько важных фактов из истории Интернет в России: 20 Августа 1990 г. Научная сеть Института атомной энергии им. И. В. Курчатова и ИПК 12 Минавтопрома впервые подключилась к Интернету. Август, 1990 г. Основана компьютерная сеть RELCOM (RELiable COMmuni- cation – надежная связь. 19 сентября 1990 г. Официально зарегистрирован домен .SU (Soviet Union – Совет- ский Союз) в международной базе данных (в InterNIC 13 ). Октябрь, 1992 г. Впервые в русскоязычном Интернете было организовано рас- пространение электронной версии газеты «Известия» 7 апреля 1994 г. Официально зарегистрирован домен .RU (Russia – Россия) в международной базе данных Ноябрь, 1994 г. Появилась первая русскоязычная электронная «библиотека Максима Мошкова» http://lib.ru/ Весна, 1995 г. В сети заработала первая интернет-версия печатного издания («Учительская газета») Май, 1995 г. РИА (Российское информационное Агенство) «РосБизнесКон- салтинг» запускает собственный сервер в Интернете. Октябрь–декабрь, 1995 г. В сети осуществляется проект «Росссия: Выборы-95» (в реаль- ном времени публикуется информация о ходе выборов). Март, 1996 г. Зарегистрирован первый сайт политической партии «Яблоко» Осень, 1996 г. В Рунете (Российский сегмент Интернета) создали первый по- исковик rambler.ru 1996г. Началось осуществление межведомственной программы «Со- здание национальной сети компьютерных телекоммуникаций для науки и высшей школы. Программа проводилась Мини- стерством образования, Министерством науки и технологии, РАН 14 и РФФИ 15 , Госкомсвязи России. 1997 г. Запущена поисковая система Yandex, позволяющая осуществ- лять поиск в Рунете с полным учетом морфологии русского языка. Открыт сервер Фонда эффективной политики. 1998 г. Открылась бесплатная служба mail.ru 12 ИПК - Институт повышения квалификации 13 InterNIC (Internet Network Information Center) – центр сетевой информации Интернет. 14 РИА – Российская академия наук 15 РФФИ - Российский фонд фундаментальных исследований Лекция № 10. Компьютерные сети 20 8.3. Юридические аспекты и общие свойства сети Интернет 16 1. У Интернета нет собственника, так как он является совокупностью сетей, которые имеют различную географическую принадлежность. 2. Интернет нельзя выключить целиком, поскольку маршрутизаторы сетей не имеют единого внешнего управления. 3. Интернет стал достоянием всего человечества. 4. У Интернета имеется много полезных и вредных свойств, эксплуатируемых заинтере- сованными лицами. 5. Интернет является, прежде всего, средством открытого хранения и распространения информации. По маршруту транспортировки незашифрованная информация может быть перехвачена и прочитана. 6. Интернет может связать каждый компьютер с любым другим, подключённым к Сети, так же, как и телефонная сеть. 7. Спам-серверы и «зомби-сети» распространяют информацию по инициативе отправи- теля и забивают почтовые ящики пользователей электронной почты спамом точно так же, как забивают реальные почтовые ящики распространители рекламных листовок и брошюр. 8. Распространение информации в Интернете имеет ту же природу, что и слухи в соци- альной среде. Если к информации есть большой интерес, она распространяется быст- ро и широко, нет интереса — нет распространения. 9. Чтение информации, полученной из Интернета или любой другой сети ЭВМ, относит- ся, как правило, к непубличному воспроизведению произведения. За распространение информации в Интернете (разглашение), если это государственная или иная тайна, клевета, другие запрещённые законом к распространению сведения, предусмотрена юридическая ответственность по законам того места, откуда информация введена. 10. 3 июня 2011 года была принята резолюция ООН 17 , признающая доступ в Интернет базовым правом человека. Таким образом, отключение тех или иных регионов от Интернета является нарушением прав человека. 8.4. Протоколы TCP/IP Всякий раз, когда мы говорим о вычислительной технике, надо иметь в виду принцип единства аппаратного и программного обеспечения. Пока глобальное расширение AR- PANet происходило за счет механического подключения все новых и новых аппаратных средств (узлов и сетей), до Интернета в современном понимании этого слова было еще очень далеко. Рождение Интернета в современном понимании произошло в 1983 году, ко- гда была решена проблема устойчивости глобальной сети. Это произошло благодаря внедрению протоколов TCP/IP. Слово «протокол» в сетевых технологиях имеет смысл, близкий, но несколько от- личный от значения, такого, как «документ с записью всего происходящего», приводимо- го в словаре Ожегова. 16 https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%98%D0%BD%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%BD%D0%B5%D1%82 17 http://www2.ohchr.org/english/bodies/hrcouncil/docs/17session/A.HRC.17.27_en.pdf Лекция № 10. Компьютерные сети 21 Протокол – это набор правил, определяющий характер взаимодействия пользователей и последовательность выполняемых действий при обмене информацией. Сетевые прото- колы управляют потоком информации (пакетами данных) между двумя клиентами (программами), работающими на одном или разных компьютерах. По мере продвижения пакета данных по сети на каждом этапе его взаимодействия с дру- гими сетевыми элементами обрабатывают протоколы разных уровней. Полную совокуп- ность таких протоколов, необходимых для успешного взаимодействия разных элементов в рамках сети, принято называть семейством или стеком протоколов. Функционирование сети Интернет основано на семействе протоколов TCP/IP. Интернет часто называют TCP/IP-сетью, так как эти два протокола 18 являются самыми важными. В этой паре: TCP – Transmission Control Protocol – протокол управления передачей данных, IP – Internet Protocol – протокол Internet, адресный протокол. Стек протоколов TCP/IP имеет пять уровней: прикладной (верхний уровень), транспортный, сетевой, канальный, физический (нижний уровень). Физический уровень соответствует уровню доступак сети, отвечает за физический ин- терфейс между устройством и средой передачи данных. На нем идет работа с характери- стиками передающей среды, природой сигналов, скоростью передачи данных и т.п. Под- держивает основные технологии локальных сетей — Ethernet, Wi-Fi, Token Ring, Bluetooth и т.д. Канальный уровень организует передачу данных в имеющейся физической среде. Сетевой уровень – это уровень межсетевого взаимодействия,отвечает за маршрутизацию сообщений при прохождении по сети. Обеспечивает передачу пакетов данных из одной подсети в другую. В качестве протокола используется адресный протокол IP. Протокол IP управляет адресацией пакетов, направляя их по различным маршрутам между узлами сети, и позволяет объединять различные сети. Транспортный уровень отвечает за надежность передачи данных между приложениями. Поддерживает два протокола: Transmission Control Protocol, TCP, протокол управления передачей. Согласно это- му протоколу отправляемые данные «нарезаются» на небольшие пакеты, после че- го каждый пакет маркируется таким образом, чтобы в нем было все необходимое для правильной сборки документа на компьютере получателя. Протокол обеспечи- вает гарантированную доставку пакетов в нужном порядке и без ошибок. Исполь- зуется в тех приложениях, где важно обеспечить целостность передачи данных; Протокол TCP преобразует сообщения в поток пакетов на передающей стороне и собирает пакеты обратно в сообщения на принимающей стороне. 18 Протоколы семейства TCP/IP были разработаны в 1974 г. В 1983 году стандарт для протоколов TCP/IP во- шел в военные стандарты (Military Standards), и все работающие в сети должны были перейти на новый стандарт. Лекция № 10. Компьютерные сети 22 User Datagram Protocol, UDP, протокол пользовательских датаграмм (массивы дан- ных). В отличие от TCP не гарантирует доставки пакетов. Используется там, где обеспечение доставки информации не особенно важно по сравнению со скоростью передачи данных. Прикладной — обеспечивает работу приложений пользователя. К протоколам приклад- ного уровня относятся: FTP (File Transfer Protocol – протокол копирования файлов; HTTP (Hyper Text Transfer Protocol – протокол передачи гипертекста; SMTP (Simple Mail Transport Protocol) — протокол для передачи почты. Когда программы одного компьютера передают данные на другой компьютер в сети, то данные (сообщение) последовательно передаются на самый нижний уровень (рис. 8). За- дача каждого уровня: принять данные, добавить свою информацию, передать данные дальше. Только дойдя до самого нижнего, физического уровня сетевой модели, данные попадают в среду передачи и достигают компьютера-получателя. В нем они проходят сквозь все уровни в обратном порядке, пока не достигнут уровня программы адресата на удаленном компьютере. Рис. 8. Уровни стека протоколов TCP/IP 8.5. Система адресации сети Интернет Каждый подключенный к сети компьютер (хост) имеет свой адрес, по которому его может найти абонент из любой точки мира. Сеть интернет самостоятельно осуществляет передачу данных, при этом к адресам станций предъявляются специальные требования. Адрес должен нести определенную ин- формацию о своем владельце и иметь формат, позволяющий автоматически вести его об- работку. С этой целью для каждого компьютера устанавливаются два адреса, которые могут применяться равноценно: IP-адрес – уникальный цифровой адрес компьютера, подключенного к сети; Доменный адрес – символьное имя, используется для удобства обращения к ре- сурсам сети. IP-адрес имеет длину 32 бита (4 байта). Его можно представить несколькими способами, но более привычна точечно-десятичная форма записи, при которой IP-адрес для удобства разделяется на четыре блока по 8 бит (1 байт), каждый из которых записывается в деся- Лекция № 10. Компьютерные сети 23 тичном виде (числом от 0 до 255) и отделяется от других точкой. Например, следующие записи являются эквивалентными представлениями одного и того же IP-адреса: Точечно-десятичная запись 172.20.3.240 Десятичное число 2 886 992 880 Двоичное число 10101100 00010100 00000011 11110000 Шестнадцатиричное число AC 14 03 F0 32-разрядный IP-адрес кодирует номер сети и номер хоста в сети, т.е. содержит пол- ную информацию, необходимую для идентификации компьютера. Интернет состоит из тысяч взаимосвязанных сетей. Чтобы отличить одну сеть от другой, центр сетевой информации Интернет (Internet Network Information Center - InterNIC) га- рантирует, что каждая сеть имеет свой уникальный идентификатор. Для обеспечения максимальной гибкости IP-адреса подразделяются на классы A, B, C, D, E. В зависимости от класса полный 32-битный адрес по-разному разбивается на 8- битные составляющие. При этом первые от 1 до 5 битов в начале IP-адреса идентифици- руют соответствующий класс адреса, который определяет, сколько байт используется для идентификатора сети (классов A-C). IP-адреса имеют следующую структуру: 1. Адреса класса A 0 Идентификатор сети (7 битов) Идентификатор хоста (24 бита) 2. Адреса класса B 1 0 Идентификатор сети (14 бит) Идентификатор хоста (16 бит) 3. Адреса класса C 1 1 0 Идентификатор сети (21 бит) Идентификатор хоста (8 бит) По первому числу IP-адреса можно определить тип класса: Адреса класса A Числа от 0 до 127 Адреса класса B Числа от 128 до 191 Адреса класса C Числа от 192 до 223 Адрес сети класса A позволяет идентифицировать более 16 млн. компьютеров в ло- кальной сети организации, но при этом может существовать не более 128 локальных сетей данного класса. Адрес сети класса B позволяет выделить большее количество локальных сетей, но с меньшим количеством компьютеров в сети. И, наконец, сети класса C могут иметь максимум 254 компьютера, но таких сетей может быть свыше 2 млн. InterNIC использует класс D для групповых адресов, которые обозначают группы серверов Интернет. Передача с использованием группового адреса доставляет сообщения нескольким главным компьютерам. Адреса класса E зарезервированы для будущего ис- пользования. Самому пользователю сети неудобно использовать числовые IP-адреса по причине отсутствия смысловой характеристики хоста и их трудной запоминаемости. Именно по- этому в соответствии таким адресам стали применять символьные имена. В сети исполь- Лекция № 10. Компьютерные сети 24 зуется система доменных имен (Domain Name System – DNS), которой управляет межсе- тевая корпорация по присваиванию имен и чисел (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers – ICANN 19 ). Как и IP-адрес, DNS-имя также должно однозначно идентифицировать компьютер в сети. Система DNS рассматривается как механизм, используемый для получения по имени компьютера его IP-адреса. Для обработки доменных имен используются специальные DNS-серверы, которые осу- ществляют перевод доменных имен в связанные с ними IP-адреса. По своей организации и внутренней структуре доменные имена напоминают пол- ный путь к файлу в дереве каталогов. В доменной системе имен имя делится на несколько уровней, которые называются доменами, домены в именах отделяются друг от друга точками, например, petrsu.karelia.ru— это доменное имя сервера университета. В отличие от цифрового кода доменный адрес читается в обратном порядке. Самый левый домен – это имя компьютера, имеющего IP-адрес, затем имя сети, в которой он находится (домен более высокого уровня). Так в адресе pmik.karelia.ru: pmik имя компьютера (сервер кафедры прикладной математики и кибернетики); karelia.ru имя сети Самый правый домен – домен верхнего уровня, который включает в себя домен вто- рого уровня и т.д. В имени может быть различное количество доменов, но практически их не больше пяти. В доменной системе имен ключевым является понятие «полное имя домена», кото- рое включает все домены более высокого уровня. Структуру DNS можно представить в виде дерева, каждый узел которого имеет свое название. Для каждого конкретного узла полное имя домена будет состоять из его имени и имени всех узлов, связывающих его с корнем дерева. Все домены, расположенные в адресе левее домена верхнего уровня, по- следовательно уточняют положение адреса внутри этого домена. Принято считать, что все серверы в сети – равноправны. Но для удобства их объеди- няют в логические группы, которые называются «доменными зонами». Зоны могут быть как географическими, так и тематическими. Принадлежность сервера к той или иной зоне легко установить по его адресу, а точнее, по домену верхнего (первого) уровня. 1) Географическая доменная зона (используется территориальный принцип адресации) включает домены первого уровня, выделяемые странам, подключенным к сети, посред- ством своих компьютеров: Имена домена Страна ru Россия su Бывший СССР us Соединенные Штаты Америки uk Великобритания, Ирландия de Германия jp Япония 19 Читается «айк’эн». Лекция № 10. Компьютерные сети 25 tw Тайвань tr Турция ch Китай 2) «Тематическая» доменная зона включает домены первого уровня для компьютеров, группируемых по типу организаций, которые ими владеют: Имена домена Обозначает gov Правительственное учреждение com Любая коммерческая организация net Организация, имеющая отношение к сетевым услугам mil Военное учреждение int Международное учреждение edu Образовательное учреждение shop Сетевой магазин pro Профессиональное учреждение museum музей coop Объединение, корпорация biz Бизнес-проект info Ресурс информационной направленности aero Организация, относящаяся к авиаиндустрии Смысловые значения доменов верхнего уровня зафиксированы международной организа- цией ICANN. Распределением адресов занимается корпорация ICANN, а регистрация осуществляется ее региональными представительствами. В странах СНГ этими вопросами занимается специальная служба сети РЕЛКОМ. На сайте корпорации ICANN https://www.icann.org можно найти полный список доменных зон первого уровня. 8.6. Технологии подключения к Internet Подключение к интернету организуется по принципу присоединения. То есть, чтобы под- ключить свой компьютер к Интернету, следует на договорной основе подключить его к другому компьютеру или локальной сети, ранее подключенной к интернету. Для этого существует несколько альтернативных технологий. Различаются они в первую очередь доступностью канала связи и стоимостью его эксплуатации. Помимо физического подключения к одному из узлов Всемирной сети для работы в Интернете необходимо: Получить IP-адрес на постоянной основе или временной основе; Установить и настроить программное обеспечение – программы-клиенты тех служб интернета, услугами которых предлагается пользоваться. Организации, предоставляющие возможность подключения к своему узлу и переда- ющие в аренду свои IP-адреса, называются поставщиками услуг Интернета (сервис- провайдер, провайдер, оператор связи). Провайдерами, например, являются: Ростелеком ( http://www.rt.ru/ ); Мегафон, Билайн, МТС; Компании - Ситилинк, Sampo.ru. Лекция № 10. Компьютерные сети 26 IP-адрес называют статическим (постоянным, неизменяемым), если он назначается автоматически при подключении устройства к сети и не может быть присвоен другому устройству. IP-адрес называют динамическим (непостоянным, изменяемым), если он назначается автоматически при подключении устройства к сети и используется в течение ограничен- ного промежутка времени (сеанса). Физическое подключение может быть выделенным и коммутируемым. Для выде- ленного соединения необходимо, как правило, проложить новую или арендовать готовую физическую линию связи (кабельную, оптоволоконную, радиоканал, спутниковый канал и т.п.). От линии связи зависит ее пропускная способность (измеряется в единицах бит в се- кунду). Коммутируемое телефонное соединение В противоположность выделенному соединению, коммутируемое соединение – времен- ное, оно не требует специальной линии связи и может быть осуществлено, например, по телефонной линии. Коммутацию (подключение) выполняет автоматическая телефонная станция (АТС) по сигналам, выданным в момент набора телефонного номера. Для телефонных линий связи характерна низкая пропускная способность. Телефонные линии никогда не предназначались для передачи цифровых сигналов. Для преобразования цифрового сигнала в аналоговый и наоборот используется специаль- ное устройство – модем. Основные достоинства коммутируемого соединения – экономичность и организаци- онная доступность. Недостатки коммутируемого соединения: низкая производительность, недостаточ- ная надежность, занятость телефонной линии во время сеанса связи с Интернетом. Выделенный канал на телефонной линии Основные недостатки коммутируемого соединения успешно преодолевает семейство тех- нологий xDSL, превращающих обычную телефонную линию в аналог выделенной линии. В этом семействе наибольшую популярность приобрела технология ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line – ассиметричная цифровая абонентская линия). К основным достоинствам ADSL-соединения относятся: Создание выделенного канала связи без необходимости сооружения выделенной линии связи; Высокая производительность и широкая функциональность, например, через ка- нал ADSL возможна трансляция телевизионных передач, а через канал ADSL2 – трансляция передач телевидения высокой четкости (HDTV); Возможность одновременного использования телефона и Интернет. Основным недостатком является недостаточная надежность связи и высокая степень зависимости качества услуги от технического состояния линии абонента. Сетевое подключение Наиболее распространенной технологией построения локальных вычислительных сетей является технология Ethernet. Согласно этой технологии, компьютер абонента напрямую подключается к локальной сети провайдера и становится ее частью. Для подключения к сети компьютер должен иметь стандартный адаптер локальной сети или материнскую Лекция № 10. Компьютерные сети 27 плату со встроенным адаптером. В качестве среды, несущей сигналы, используется коак- сиальный кабель, волоконно-оптический кабель или провод «витая пара». Обычно оператор связи заранее устанавливает свои маршрутизаторы в местах пред- полагаемого подключения абонентов: в зданиях, сооружениях, подъездах жилых домов. Для подключения абонента от его компьютера до ближайшего маршрутизатора проклады- вается проводная или беспроводная линия связи. Достоинства: высокая надежность, про- изводительность и функциональность соединения. Кабельное подключение Этот вид подключения основан использовании кабельных сетей телевизионного вещания. Он находит основное применение в населенных пунктах с развитой инфраструктурой средств связи. Компьютер сопрягается с кабельной сетью через специальный адаптер, который называют кабельным модемом. Со стороны сети к нему подходит телевизионный кабель, а со стороны ПК – кабель локальной сети Ethernet. Основное достоинство кабельного со- единения: высокая производительность и надежность. Основной недостаток- потребность в специальном оборудовании и наличии развернутой инфраструктуры связи. Обычно этот вид подключения осуществляется как дополнительная услуга для абонентов услуг кабель- ного телевещания. Соединение GPRS GPRS (General Packet Radio Service — «пакетная радиосвязь общего пользования») – это технология пакетной передачи данных в сетях мобильной телефонии GSM 20 . При уста- новлении GPRS-соединения оператор мобильной связи выделяет радиотелефону абонента постоянный или временный IP-адрес. Основными недостатками GPRS-технологии являются: малая пропускная способность соединения; недостаточная надежность; недостаточная доступность (связь действует на расстоянии не более 2-3 км от базовой станции сети). Технологии GSM-связи постоянно развиваются, поэтому сегодня абонентам, жела- ющим использовать для доступа в Интернет средства сотовых сетей, может быть доступен не только GPRS, но и более современные, скоростные и надежные технологии: 3G (от англ. third generation — третье поколение), технологии мобильной связи 3 поколения — набор услуг, который объединяет как высокоскоростной мобильный доступ с услугами сети Интернет, так и технологию радиосвязи, которая создаёт канал передачи данных. 4G (от англ. fourth generation — четвёртое поколение) — поколение мобильной связи с повышенными требованиями. К четвёртому поколению принято относить перспективные технологии, позволяющие осуществлять передачу данных со ско- ростью, превышающей 100 Мбит/с - подвижным и 1 Гбит/с — стационарным або- нентам. Соединение Wi-Fi 20 GSM (от названия группы Groupe Spécial Mobile, позже переименован в Global System for Mobile Communi- cations) (русск. СПС-900) — глобальный стандарт цифровой мобильной сотовой связи, с разделением кана- лов по времени (TDMA) и частоте (FDMA). Разработан под эгидой Европейского института стандартизации электросвязи (ETSI) в конце 1980-х годов. Лекция № 10. Компьютерные сети 28 Технология Wi-Fi (Wireless Fidelity) основана на семействе стандартов беспроводной пе- редачи данных по радиоканалу. Радиус действия соединения 30-40 м в помещении и до 100 м на открытой местности. Достоинства технологии Wi-Fi: доступность - точки доступа Wi-Fi, к которым возможно простое подключение, широко доступны в местах массового пребывания людей: гостиницах, библиоте- ках, кафе, барах, на вокзалах и т.д.; экономичность и удобство подключения для малых офисов и личных домохо- зяйств: нет необходимости прокладывать проводную линию связи, выполнять ре- монтно-строительные работы, нарушать интерьер и дизайн помещений. Основные недостатки: сравнительно невысокий радиус действия соединения, необходимость обеспечения сетевой безопасности для защиты соединения от подключения посторонних лиц. Соединение WiMAX Телекоммуникационная технология WiMAX (Wireless Interoperability for Microwave Ac- cess) предназначена для беспроводного подключения к интернету широкого спектра устройств от стационарных до мобильных. Она призвана преодолеть основной недостаток технологии Wi-Fi: ограниченный радиус действия соединения. Технология WiMAX осо- бенно эффективна, когда решается не частная задача подключения отдельного абонента к Интернету, а необходимо оперативно развернуть опорную сеть для создания инфраструк- туры связи в целом регионе. Узлы опорной сети WiMAX располагаются на вышках или на крышах сооружений таким образом, чтобы обеспечивалось условие прямой видимости между соседними стан- циями. При этом расстояние между ними может достигать десятков километров, а ско- рость обмена данными – 120 Мбит/с. 8.7. Сервисы и услуги сети Internet В настоящее время в интернете существует достаточно большое количество сервисов, обеспечивающих работу со всем спектром ресурсов. Наиболее известными среди них яв- ляются: сервис DNS (англ. Domain Name System — система доменных имён), обеспечива- ющий возможность использования для адресации узлов сети мнемонических имен вместо числовых адресов; электронная почта (E-mail), обеспечивающая возможность обмена сообщениями одного человека с одним или несколькими абонентами; сервис IRC (англ. Internet Relay Chat), предназначенный для поддержки текстового общения в реальном времени (chat); телеконференции 21 , обеспечивающие возможность коллективного обмена сооб- щениями; 21 Телеконференция (англ. teleconference) — совещание, участники которого территориально удалены друг от друга и которое осуществляется с использованием телекоммуникационных средств. Телеконференции подразделяются на аудиоконференции (с использованием средств передачи голоса) и видеоконференции Лекция № 10. Компьютерные сети 29 сервис FTP (англ. File Transfer Protocol — протокол передачи файлов)— система файловых архивов, обеспечивающая хранение и пересылку файлов различных ти- пов; World Wide Web (WWW, W3, «Всемирная паутина») — гипертекстовая (гиперме- диа) система, предназначенная для интеграции различных сетевых ресурсов в еди- ное информационное пространство. Перечисленные выше сервисы относятся к стандартным. Это означает, что принципы по- строения клиентского и серверного программного обеспечения, а также протоколы взаи- модействия сформулированы в виде международных стандартов. Следовательно, разра- ботчики программного обеспечения при практической реализации обязаны выдерживать общие технические требования. Сеть Internet предоставляет пользователям огромный набор различных услуг. Наиболее широко представлены услуги, связанные с обменом информацией между або- нентами сети. Сейчас наиболее популярные услуги интернета — это: Всемирная паутина: o Веб-форумы, o Блоги, o Вики-проекты (и, в частности, Википедия), o Интернет-магазины, o Интернет-аукционы, o Социальные сети; Электронная почта и списки рассылки; Группы новостей (в основном, Usenet); Файлообменные сети; Электронные платёжные системы; Интернет-радио; Интернет-телевидение IPTV; IP-телефония; Мессенджеры (Instant Messenger, IM) - это программа, мобильное приложение или веб-сервис для мгновенного обмена сообщениями. Наиболее популярные мессенджеры - это WhatsApp, Viber, Facebook Messenger, Skype, ICQ, Google Hangouts); FTP-серверы; Поисковые системы; Интернет-реклама; Удалённые терминалы; и др. 8.8. Всемирная паутина WWW Word Wide Web (Всемирная паутина) представляет собой самое современное средство организации сетевых ресурсов. (с использованием средств видеосвязи). Чаще всего телеконференции используются органами правитель- ства. Лекция № 10. Компьютерные сети 30 Всемирная паутина (англ. World Wide Web) — распределённая система, предоставля- ющая доступ к связанным между собой документам, расположенным на различных компьютерах, подключённых к Интернет. Для обозначения Всемирной паутины также используют слово веб (англ. web «паутина») и аббревиатуру WWW. Проект WWW возник в начале 1989 г. в Европейской Лаборатории физики элемен- тарных частиц (European Laboratory for Particle Physics (CERN) в Женеве, Швейцария). Основное назначение проекта – предоставить пользователям не профессионалам «on-line» доступ к информационным ресурсам. В 1992 году началось практическое применение технологии WWW за пределами CERN. Организованное службой WWW информационное пространство состоит из множе- ства взаимосвязанных электронных документов, хранящихся на веб-серверах. Всемирную паутину образуют сотни миллионов веб-серверов. Большинство ресурсов Всемирной паутины основаны на технологии гипертекста. Гипертекстовую систему разработал в 1989 году Тим Бернерс-Ли 22 Гипертекст – это текст, содержащий ссылки на другие части данного документа, на другие документы, на объекты нетекстовой природы (звук, изображение, видео), а так- же система, позволяющая читать текст, отслеживать ссылки, отображать картинки и проигрывать звуковые и видеовставки. Гипертекст с нетекстовыми компонентами (звук, видео) называется гипермедиа. Конечной целью WWW является объединение всех ресурсов сети (файлов, текстов, баз данных, программ) в единый всемирный гипертекст. Гипертекстовые документы, размещаемые во Всемирной паутине, называются веб- страницами. Несколько веб-страниц, объединённых общей темой, дизайном, а также свя- занных между собой ссылками и обычно находящихся на одном и том же веб-сервере, называются веб-сайтом (веб-узлом). Группы сайтов с необходимыми пользователю услугами, доступ к которым можно получить с единой для всех титульной страницы называют порталом. Примером такого информационного ресурса является образовательный портал Петрозаводского государ- ственного университета http://edu.petrsu.ru/ (титульная страница портала приведена на рис. 9). Образовательный портал ПетрГУ содержит базу цифровых образовательных ресурсов, призван обеспечить повышение эффективности, непрерывность и открытость обучения в вузе. Портал предоставляет единую точку доступа ко всем информационным и образо- вательным ресурсам ПетрГУ, в том числе к Электронной библиотеке РК. Для загрузки и просмотра веб-страниц используются специальные программы — браузе- ры (англ. browser). Браузер является клиентской программой службы WWW. Основными функциями браузеров являются: Установление связи с веб-сервером, на котором хранится документ, и загрузка всех компонентов комбинированного документа; 22 Сэр Тимоти Джон Бернерс-Ли (англ. Sir Timothy John «Tim» Berners-Lee; род. 8 июня 1955 года) — британ- ский учёный, изобретатель URI, URL, HTTP, HTML, создатель Всемирной паутины (совместно с Робертом Кайо) и действующий глава Консорциума Всемирной паутины. Автор концепции семантической паутины. Автор множества других разработок в области информационных технологий. Лекция № 10. Компьютерные сети 31 Отображение веб-страницы в соответствии с возможностями компьютера, на кото- ром браузер работает; Предоставление средств для отображения мультимедийных и других объектов, входящих в состав веб-страниц, а также механизма расширения, позволяющего настраивать программу на работу с новыми типами объектов; Обеспечение автоматизации поиска веб-страниц и упрощение доступа к веб- страницам, посещенным ранее; Предоставление доступа к встроенным или автономным средствам для работы с другими службами Интернета. Примеры широко используемых браузеров: Chrome Opera Internet Explorer Mozilla Firefox Safari Рис. 9. Титульная страница Образовательного портала ПетрГУ К основным компонентам технологии WWW относятся: Лекция № 10. Компьютерные сети 32 язык гипертекстовой разметки документов HTML (HyperText Markup Language); универсальный способ адресации ресурсов в сети URL (Uniform Resource Locator); протокол обмена гипертекстовой информацией HTTP (Hyper Text Transfer Proto- col – протокол передачи гипертекста). В отличие от обычных текстов, документы в сети содержат команды, задающие их струк- туру, включая ссылки на другие документы. Такие команды называются тегами. В тексте документа команды заключаются в скобки < >. Тэги позволяют браузеру отформатиро- вать документ для его отображения на экране в соответствии с возможностями конкретно- го компьютера. Правила записи тегов содержаться в спецификации особого языка раз- метки, близкого к языкам программирования. Он называется языком разметки гипертек- ста – HTML (HyperText Markup Language). Таким образом веб-документ представляет собой обычный текст, размеченный тегами HTML. Такие документы также называют HTML-документами или документами в формате HTML. В состав HTML входит набор команд, используемых для описания структуры докумен- та. С помощью HTML документ разбивается на соответствующие логические компо- ненты: абзацы, заголовки, списки и т.д. Конкретные атрибуты форматирования доку- мента (основного текста и выделенных компонентов) при его просмотре определяются используемым браузером. Пример HTML-документа |