Компьютерные сети

Сеть Internet начала бурно развиваться в начале 1990-х годов. Деловые люди очень быстро оценили возможности, предоставляемые новой информационной технологией. Компьютерный рынок пережил наплыв нового программного и аппаратного обеспечения, предназначенного для Internet.

Рассмотрим основные элементы технологии Internet.

Следует отметить децентрализованную структуру этой сети. В мире нет центрального управляющего органа, следящего за размещаемой в Internet информацией. Эту роль выполняют различные подключенные к Internet сети, которые и определяют, какая информация будет в ней размещаться и как она будет передаваться. Такая полностью распределенная структура делает Internet очень гибкой и предоставляет возможность поддерживать неограниченное количество пользователей. Однако подключенные к Internet сети должны удовлетворять определенным стандартам. Эти стандарты утверждаются несколькими добровольными организациями. Например, Совет по архитектуре Internet (Internet Architecture Board — IAB) рассматривает и утверждает протоколы передачи и стандарты нумерации. Комитент по технологическим нормам Internet устанавливает стандарты повседневной работы сети. Союз Internet публикует различные стандарты и осуществляет координацию между различными контролирующими органами Internet, провайдерами услуг и пользователями.

Доступ к Internet можно получить, устанавливая соединение с провайдером услуг Internet (Internet Service Provider). Провайдер выступает в качестве посредника (проводника) Internet, обеспечивая подключение пользователей к Internet через маршрутизатор Internet. Пользователь подключается к маршрутизатору провайдера с помощью телефона или выделенной линии.

Протоколы TCP/IP широко применяются во всем мире для соединения компьютеров в сеть Internet. Архитектура протоколов TCP предназначена для объединенной сети, состоящей из соединенных друг с другом шлюзами отдельных разнородных компьютерных подсетей. Иерархию управления в TCP/IP-сетях обычно представляют в виде двух уровневой модели, приведенной на рисунке.

В связи с особой ролью протоколов TCP/IP в сети Internet остановимся на них более подробно. Знание этого семейства протоколов поможет узнать, как работает Internet. Передаваемая по сети информация разбивается на пакеты — небольшие (не более 1500 символов) порции данных Пакеты посылают независимо друг от друга, а в пункте приема собираются в нужной последовательности. Такой режим передачи называется дейтаграммным. Другими словами, протокол TCP/IP распределяет информацию по множеству дейтаграмм, после чего в пункте приема проверяет их достоверность и собирает снова. Протокол IP управляет адресацией, последовательностью и пересылкой. Протоколы TCP/IP относятся к транспортному уровню Эталонной модели взаимодействия открытых систем и не зависят от протоколов других уровней этой модели. Благодаря этому протоколы TCP/IP идеально подходят для современной Internet. Когда сорок (или около того) миллионов людей используют в своей работе самые разнообразные системы, значительно удобнее осуществлять проверку ошибок на уровне протокола, который поддерживают все эти системы.

В TCP/IP для проверки правильности пакета используется механизм, который носит название контрольная сумма. Контрольная сумма — это число, помещаемое в дейтаграмму и вычисляемое по специальному алгоритму для всех символов дейтаграммы. Заголовок содержит также номер дейтаграммы в передаваемой последовательности дейтаграмм, служащий для определения порядка дейтаграмм при восстановлении первоначальной информации. После добавления заголовка TCP передает дейтаграмму протоколу IP.

Протокол IP добавляет к каждой дейтаграмме заголовок адреса. Заголовок включает в себя адреса отправителя и получателя каждой дейтаграммы. После этого IP передает дейтаграмму компьютеру-отправителю, использующему собственный протокол (например, протокол Internet Point-to-Point (точка-точка) или сокращенно — РРР), который помещает дейтаграмму в кадр данных.

Пока кадр данных путешествует по Internet, он проходит через несколько IP-маршрутизаторов Internet. Каждый маршрутизатор читает адрес назначения кадра и выбирает адрес следующего маршрутизатора, которому нужно послать кадр, чтобы тот достиг пункта назначения. Вследствие того, что поток информации в сети никогда не бывает постоянным, то разные кадры могут идти через различные маршрутизаторы. Кроме того, некоторые маршрутизаторы могут не работать по какой-либо причине. Если маршрутизатор IP обнаруживает, что адрес занят или не работает, то он выбирает альтернативный адрес, по которому и посылает кадр.

Из всего этого следует, что кадры могут прибыть по назначению совсем не в том порядке, в котором они были отправлены из исходного пункта, следовательно, их нужно проверить и выстроить по порядку.

После того как получающий компьютер принимает кадр, он первым делом проверяет верхний и нижний заголовки кадра, чтобы удостовериться в корректности содержащейся в нем дейтаграммы. IP отвечает за адрес каждой дейтаграммы, а TCP проверяет корректность дейтаграммы. Для этого рассчитывается контрольная сумма, которая сравнивается с исходной. Если контрольные суммы не совпадают, то TCP посылает запрос на повторную отправку пакета. После получения и проверки всех дейтаграмм, TCP восстанавливает их порядок, удаляет заголовки и передает информацию получающему компьютеру.

Для организации всемирной сети нужна хорошая система адресации, которая будет использоваться для направления информации всем адресатам. Союз Internet установил для адресации всех узлов Internet единый стандарт, называемый адресацией IP. Любой IP-адрес состоит из четырех чисел в интервале от 1 до 254, разделенных точками. Ниже приведен пример IP-адреса: 10.18.49.102. В схемах IP-адресации также могут использоваться числа 0 и 255, но они зарезервированы для специальных целей. Число 255 используется для направления дейтаграммы всем компьютерам сети IP. Число 0 используется для более точного указания адреса. Предположим, что в приведенном выше примере адрес служит для обозначения узла 102 в сети 10.18.49.102. В таком случае адрес 10.18.49.0 будет обозначать только сеть, а 0.0.0.102 будет обозначать один узел.

IP-адрес можно использовать для построения как сетей с несколькими узлами, так и сетей, содержащих миллионы узлов. Для этого Союз Internet определил три класса сетей, отличающихся друг от друга по размеру.

• Класс А: Большие сети с миллионами узлов.
  Первый октет (самый левый) обозначает адрес сети. Оставшиеся три — обозначают номер узла.
• Класс В: Сети средних размеров с тысячами узлов.
  Первые два октета (слева) обозначают адрес сети. Остальные два (справа) — обозначают номер узла.
• Класс С: Небольшие сети с несколькими сотнями узлов.
  Первые три октета обозначают адрес сети. Последний октет — адрес узла.

За уникальным IP-адресом сети обращайтесь к своему провайдеру Internet. После того как вам будет выделена подсеть, вы должны будете присвоить каждому ее узлу свой IP-адрес. В стандартных сетевых операционных системах, например Novell InternetWare и Microsoft Windows NT, есть специальные утилиты, с помощью которых можно присвоить сети IP-адрес.

Естественно, довольно тяжело запомнить IP-адреса всех компьютеров сети, не говоря уже обо всей Internet.

Поэтому в 1993 году был создан Информационный центр сети Internet (Internet Network Information Center — InterNIC), который управляет системой доменных имен (Domain Name System — DNS).

Этот механизм предназначен для подстановки легко запоминающихся символьных имен доменов вместо числовых IP-адресов. Например, сотруднику кафедры компьютерных систем НТУ "КПИ" легче запомнить доменное имя comsys.ntu-kpi, чем соответствующий ему IP адрес 10.18.49.102.

Символы, стоящие перед типом домена, служат для обозначения зарегистрированного имени поддомена, относящегося к IP-адресу. В приведенном примере под домен обозначает город Киев, под домен .ntu-kpi — Национальный технический университет Украины, comsys — кафедру компьютерных систем этого университета.

Кроме того, имена доменов включают категорию верхнего уровня.

Например, www в начале имени домена обозначает, что сервер поддерживает связь по World Wide Web (обычно называют просто Web), которая является одной из самых больших категорий Internet-серверов.

Для того чтобы быть частью World Wide Web, сервер должен использовать стандартный метод форматирования документов, называемый Языком форматирования гипертекста (HyperText Markup Language — HTML), благодаря чему документ может быть прочитан на любом компьютере, поддерживающем HTML. Web-компьютеры также используют Протокол передачи гипертекста (HTTP), который обеспечивает поддержку связей, внедренных в HTML документы. Внедренные связи являются специальными инструкциями, с помощью которых можно быстро и легко переходить от документа на одном Web-сервере к документу на другом Web-сервере. Сегодня в Internet существуют миллионы Web-серверов.

Для связи с Internet используется специальная программа — браузер. Первоначально браузеры предназначались для просмотра документов с Web-серверов, но конкуренция между производителями программного обеспечения привела к тому, что в них появилось множество дополнительных возможностей. В результате в современных браузерах объединяются все возможные приложения для доступа к Internet.

Сегодня наиболее популярными браузерами являются Netscape Navigator, выпускаемый фирмой Netscape Communications, и Internet Explorer фирмы Microsoft. Оба пакета одинаково хороши для работы с Internet (за исключением мелких различий). Оба поддерживают различные службы Internet, в том числе HTTP, FTP, программы чтения новостей, электронную почту, а также более старые протоколы, такие как Telnet и Gopher.

Из этих двух браузеров Navigator был первым, в который была встроена полная поддержка языка программирования Java, широко использующегося для создания небольших программ (апплетов), выполняемых браузерами. Поддержка Java-аплетов, объединенная с энергичным маркетингом, помогла Netscape сохранить свое положение на рынке программного обеспечения, несмотря на конкуренцию со стороны Microsoft.

Для того чтобы с помощью броузера обратиться к серверу, имеющему определенный IP-адрес, необходимо ввести полное доменное имя этого сервера.

После установления соединения сервер начинает передавать информацию, которая обычно является инструкциями по поводу того, что и в каком виде должно быть отображено на экране компьютера. Этот записанный на языке HTML набор инструкций, посланный сервером, называется Web-страницей или начальной страницей сервера. Web-страница может включать в себя текст, рисунки, звук, анимацию, приложения или внедренные ссылки на другие серверы или дополнительные Web-страницы на том же сервере.

Другие протоколы работают точно так же.

Вот некоторые термины, использующиеся в WWW.

• НТМL (hypertext markup language), язык разметки гипертекста. Это формат гипертекстовых документов, использующихся в WWW для предоставления информации. Этот формат описывает не вид документа, а его структуру и связи. Внешний вид документа на экране пользователя определяется программой просмотра (browser). Имена файлов в формате HTML обычно оканчиваются на html (или имеют расширение htm в случае, если сервер работает под MS-DOS или Windows).
• HTTP (hypertext transfer protocol, протокол передачи гипертекста). Это название протокола, по которому взаимодействуют клиент и сервер WWW.
• URL (uniform resource locator, универсальный указатель на ресурс). Так называются ссылки на информационные ресурсы Internet. Они имеют следующие форматы.

После получения приглашения от программы FTP пользователю доступны следующие основные команды.

Группа новостей — это группа пользователей, интересующихся одной темой и использующих централизованный узел для размещения статей, посвященных этой теме, которые, в свою очередь, могут быть прочитаны другими подписчиками. Сегодня в мире существуют тысячи групп новостей. Все эти группы объединяются в огромнейшую базу данных дискуссий, называющуюся Usenet.

Прежде чем использовать программу чтения новостей, ей нужно сообщить доменное имя сервера новостей, предоставляемого провайдером услуг. Настроив программу, запустите ее, и она автоматически подключится к серверу и загрузит названия хранящихся на нем групп новостей Загрузка может занять несколько минут, если вы подключаетесь с помощью низкоскоростного модема. После загрузки названий вы можете просто выбрать любую интересующую вас группу, почитать ее сообщения, ответы и комментарии к статьям. В программы чтения новостей также включаются возможности для посылки своих статей.

Имена доменов для групп новостей могут принадлежать к одной из нескольким категориям верхнего уровня. Ниже перечислены самые распространенные категории:

alt — обычно частные темы; могут иметь сомнительное содержимое;

comp — темы, посвященные компьютерам;

misk — темы, не относящиеся ни к одной из стандартных категорий;

news — информация о группах новостей;

гес — различные развлекательные темы;

sci — научные темы;

talk — зависит от названия: политика, религия, социальные вопросы, текущие события и т.д.

Сетевые новости Usenet (телеконференции) передают сообщения по принципу "от одного — многим". Механизм передачи каждого сообщения похож на передачу слухов, каждый узел сети, узнавший что-то новое (т.е. получивший новое сообщение), передает новости, всем знакомым узлам, т.е. всем тем узлам, с кем он обменивается новостями.

Таким образом, посланное вами сообщение распространяется, многократно дублируясь, по сети, достигая за довольно короткие сроки всех участников телеконференций Usenet во всем мире.

При этом в обсуждении интересующей вас темы может участвовать множество людей, независимо от того, где они находятся физически, и вы можете найти собеседников для обсуждения самых необычных тем.

Рассмотрим, например, имя группы новостей comp.sys.sun.sun.admin. Эта группа относится к иерархии верхнего уровня, соmр, предназначенной для обсуждения всего, связанного с компьютерами.

В иерархии соmр есть подуровень sys, предназначенный для отделения различных компьютерных систем. Далее, sun означает компьютерные системы фирмы Sun Microsystems, a admin обозначает группу, предназначенную для обсуждения вопросов администрирования таких компьютерных систем. Итак, группа conip.sys.sun.sun.admin предназначена обсуждения вопросов администрирования компьютерных систем фиря Sun Microsystems.

Списки рассылки (mail-list) — это практически единственный сервис, не имеющий собственного протокола и программы клиента и работающий исключительно через электронную почту.

Идея работы списка рассылки состоит в том, что существует некий адрес электронной почты, который на самом деле является общим адресом многих людей — подписчиков этого списка рассылки. Вы посылаете письмо на этот адрес, например, на адрес u-llln@jet.msk.su (это адреса списка рассылки, посвященного обсуждению проблем локализации операционных систем класса UNIX), и Ваше сообщение получат все люди подписанные на этот список рассылки.

Литература

1. Кулаков Ю, Компьютерные сети. Выбор установка, использование и администрирование. К.:Юниор, 1999 г.
2. Андерсон К., Минаси М., Локальные сети. Полное руководство. М.: Век,: 1999 г.
3. В.Г. Олифер, Н.А. Олифер, Компьютерные сети. Спб.: Питер, 1999г.
4. Берри Нанс. Компьютерные сети; Пер. с англ. – М.:Бином, 1995 г.
5. Microsoft Corporation. Компьютерные сети: Учебный курс, Пер. с англ. – М.: Channel Trading Ltd, 1997 г.