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 сетиобъединяют 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.
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 последовательно 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 дополнительными заголовками, обеспечивающими информацией аналогичные уровни 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 осуществляется протоколами верхнего уровня модели ISO/OSI. Независимо от внутренней конструкции каждого конкретного протокола верхнегоуровня для них характерно наличие общих функций: инициализация связи, передача и прием данных, завершение обмена. Каждый протокол имеет средства для идентификации любой рабочей станции сети по имени, сетевому адресу или по обоим этим атрибутам. Активизация обмена информацией между взаимодействующими узлами начинается после идентификации узла адресата узлом, инициирующимобмен данными. Инициирующая станция устанавливает один из методов организации обмена данными: метод дейтаграмм или метод сеансов связи. Протокол предоставляет средства для приема/передачи сообщений адресатом и источником. При этом обычно накладываются ограничения на длину сообщений.
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
2.8. Архитектура сети Интернет
Интернет — глобальная всемирная сеть, образованная компьютерами, локальными, региональными, корпоративными компьютерными сетями, использующими различные аппаратные и системные платформы. В таком понимании локальными для Интернет являются и такие огромные, охватывающие целые государства и регионы, сети, как FreeNet, SURAnet, MIDnet. Слово Интернет (Internet, англ.) происходит от словосочетания Interconnected networks (связанные сети), что подразумевает глобальное сообщество малых и больших сетей, т.е. Интернет — это сеть сетей (рис.41). Изучая основы построения инфокоммуникационных сетей, особое внимание следует обратить на то, что под словом «Интернет» в обиходе чаще всего подразумевается не физическая «сеть сетей», а наиболее распространенная служба Интернета — Всемирная паутина (WWW — Word Wide Web, англ.) WWW — это распределенная система гипертекстовых документов (страниц), расположенных на разных компьютерах и связанных между собой гиперссылками, посредством которых можно переходить с одной страницы на другую. Активизация на исходной Web-странице указателя ссылки (например, щелчком мышью) вызывает переход на нужную Web-страницу (рис.42).
Рис.41. Интернет как глобальное сообщество малых и больших сетей Разница между Интернетом и Всемирной паутиной большая. Если Интернет — это огромная сеть, соединяющая миллионы компьютеров по всей планете для совместного использования информации, то Всемирная паутина является лишь одним из способов обмена этой информацией. Всемирная паутина для своей работы использует специальные веб-серверы. На них хранятся веб-страницы. Страницы, связанные ссылками, имеющие общую тематику, внешнийвидиобычно расположенныена одномсервереназываются веб-сай- том. Для просмотра страниц и документов паутины используются специальные программы – браузеры. Именно Всемирная паутина включает в себя форумы, блоги и социальные сети. Рис.42. Технология Всемирной паутины (WWW) Всемирная паутина — самая популярная и большая служба Интернета, но не единственная. Кроме обеспечения работы World Wide Web, Интернет позволяет использовать электронную почту и различные мессенджеры (ICQ, Skype, Miranda IM и т.д.), передавать файлы по FTP-протоколу и т.д. Восновеобъединениямалыхибольшихсетей(которыеисоставляютИнтернет)лежитцепьдоговорныхсоглашений.КаждыйпользовательИнтернета имеетдоговорсопределеннымпровайдеромоподключениикегосети.Всвою
очередьпровайдерыдоговариваютсяосоединениисвоихсетей.Этопозволяет обмениваться сообщениями всем компьютерам, подключенным к Интернету. Рис.43. Фрагмент архитектуры сети Интернет Обращаясь в Интернет (рис.43), клиент пользуется услугами одного из множества поставщиков Интернета, так называемых Интернет-провайдеров (ISP — Internet Service Provider, англ.). ISP— это организация, которая име- ет собственную высокоскоростную сеть, объединенную с другими сетями по всему земному шару. Провайдер подключает к своей сети клиентов, которые становятся частью сети данного провайдера и одновременно частью всех объединенных сетей, которые и составляют Интернет. Как правило, ISP-провай- деры — это крупные компании, которые в нескольких населенных пунктах имеют так называемые точки присутствия (POP— Point of Presence)— точки, вкоторыхрасположеноаппаратное обеспечениепровайдера дляподключения к Интернету его клиентов. Крупный провайдер может иметь десятки точек присутствиявразныхгородахитысячиклиентов.Существуюттакжеместные провайдеры, предоставляющие услуги в одном городе. ФизическиесетиразличныхпоставщиковуслугИнтернетаобразуютмногоуровневую иерархию, основанную на их уровне связи с магистральной сетью Интернета (рис.44), имеющей прямой доступ к сетям, поддерживающим службы Интернета. Верхний уровень образуют магистральные поставщики (провайдеры ISP Уровня 1). Эти ISP являются большими национальными или международными интернет-провайдерами, которые непосредственно соединяются с Магистралью Интернета. Магистральная сеть (магистраль Интернета) формирует
главныесетевыесоединения,составляющиеИнтернет.Используетсяячеистая (полносвязная) топология физических связей, что обеспечивает высокую надежность сетевых соединений. Каждый нижний уровень получает связь с магистральючерезсоединениесболеевысокимуровнем,какпоказанонарис.43 и рис.44. NAP— точка сетевого доступа, POP— точка присутствия Интернет-провайдера Рис.44. Иерархическая структура интернет-провайдинга КлиентамиISPУровня1являютсяилиISPболеенизшего(второго)уровня (региональные поставщики услуг на рис.44), или крупные компании и организации (корпоративный клиент на рис.44). Большая часть Интернет-трафика поступает через точки сетевого доступа NAP. Нижние уровни иерархии составлены из локальных поставщиков услуг Интернета и корпоративных клиентов. Провайдеры нижнего уровня часто совмещают интернет-соединение с сервисом сети и компьютерного обслуживания для их клиентов. Основная задача Интернета — обеспечение круглосуточной высоконадежной связи. Как этого удалось добиться в условиях, когда физически структуру Интернета составляют компьютеры самых разных типов, а сам интернет состоитизмножествалокальныхиглобальныхсетей,принадлежащихразличным компаниям и предприятиям, связанных между собой различными линиями связи?
Решить проблему удалось благодаря специальной Интернет-технологии доставкиданных,основаннойнапротоколеTCP.Согласноэтомупротоколу,все данные, циркулирующие в сети, разбиваются на небольшие блоки и вкладываются в пакеты. Каждый пакет, кроме данных, вложенных в него, имеет заголовокдлинойвсего20байт.Несмотрянатакойнебольшойразмер,вэтомзаголовке содержится и адрес отправителя, и адрес получателя, и прочая информация необходимая для правильной сборки пакетов в пункте назначения. При выходе из строя любой части всемирной сети, пакеты с информацией автоматически пойдут в обход неисправного участка. Во время доставки данных между двумя пользователями нет необходимости в фиксированной линии связи. Такую надежность сеть Интернет унаследовала от своего прототипа — сети ARPAnet, разработанной по заказу Министерства обороны США. Она задумывалась как сеть, устойчивая к повреждениям и способная продолжать нормальное функционирование при выходе из строя любой ее части. Изначально Сеть использовалась преимущественно в научных проектах, но достаточно быстро стала входить в сферу интересов образовательных организаций, государственных учреждений, коммерческих структур и рядовых граждан. Вопросы для самопроверки к подразделу 2.8 1. Сформулируйте, в чем заключается разница между Интернетом и Всемирной паутиной (WWW)? 2. Что лежит в основе объединения больших и малых сетей, составляющих Интернет? 3. Что представляет собой ISP? 4. Какие принципы положены в структуру интернет-провайдинга? 5. Какие задачи решаются с помощью NAP? 6. Какие задачи решаются с помощью POP? 7. Как в Интернете была решена проблема круглосуточной высоконадежной связи?