Физические основы сети интернет

Физическое строение сети Internet

Internet — глобальная всемирная сеть, образованная компьютерами и ло­кальными компьютерными сетями, использующими различные аппаратные и системные платформы. В таком понимании локальными для Internet яв­ляются и такие огромные, охватывающие целые государства и регионы, сети, как FreeNet, SURAnet, MIDnet.

Составляющие Internet физические сети образуют иерархию, верхний уровень в которой занимают высокоскоростные магистральные сети, такие как поддерживаемая компанией МСI. Большая часть Internet -трафика вливается в магистраль через точки сетевого доступа (network access points, NAPs), расположенные в густонаселенных областях США и поддерживаемые компаниями Sprint, MFS и др. Независимые национальные сети (например, PSInet и UUNET) связаны с такими NAP-точками, но некоторые поставщики услуг заключили общую договоренность об обмене Internet-трафиком, минуя NАР-точки (последние при интенсивном трафике становятся узкими местами). Нижние уровни иерархии Internet составлены из региональных и частных сетей университетских центров, исследовательских организаций и коммерческих фирм (рис. 6.1).

В Internet взаимодействуют компьютеры на базе разных процессоров и операционных систем (UNIX, Windows, DOS, Mac OS) благодаря организации физической связи компьютеров между собой и использованию единых базовых протоколов обмена данными — TCP (Transmission Control Protocol) и IP (Internet Protocol). Эти протоколы тесно связаны между собой, поэтому они рассматри­ваются вместе — TCP/IP.

Термин «протокол» является базовым в контексте компьютерных сетей, определяя единые правила (соглашения) приема и интерпретации передаваемой по сети информации. Расположение, назначение и содержание каждого байта информации должны соответствовать соглашениям, из­вестным всем взаимодействующим компьютерам в сети. В последнее время локальные корпоративные сети крупных организаций стали использовать те же технологии (принципы построения физических связей и протоколы обмена TCP/IP), что и сеть Internet. Для определения таких сетей используется термин Intranet.

Для организации физической связи компьютеров и локальных сетей между собой используются различные методы. Исторически наиболее ран­ними из них были соединения с использованием медного кабеля. С середи­ны 80-х годов широкое развитие получили линии на основе оптического волокна. При этом увеличились скорости обмена и допустимые расстояния между узлами сети без использования репитеров, т. е. повторителей сигнала, которые компенсировали затухание сигнала на больших расстояниях. Для объединения участков сети на очень больших расстояниях используются спутниковые каналы.

В последнее время на небольших расстояниях (до 50—100 км) стали при­меняться решения с использованием радиоканалов там, где прокладка ка­белей невозможна или экономически неэффективна. Но и сейчас сущест­вуют участки сети, связь между которыми происходит по обычной телефонной выделенной линии, соединение по которой постоянно и не пре­рывается с течением времени, в отличие от соединения по коммутируемой телефонной линии (телефонная сеть).

Все сказанное выше относится к объединению узловых компьютеров, т. е. компьютеров, постоянно подключенных к сети и образующих ее. Такие компьютеры получили название Хосты (Host) сети. Для определения Хостов сети, по которым передается основной трафик всей Internet, используется название костяк или позвоночник сети (backbone). Обычно компьютер-Хост является частью локальной сети провайдера или крупной организации, имеющей собственный выход в Internet. Для соединения локальной сети с остальной частью сети Internet используются отдельные, обычные или специализированные компьютеры, получившие название маршрутизатор (router). Эти компьютеры определяют маршрут прохождения информации в/из Internet и предохраняют локальную сеть от необходимости обрабатывать всю информацию сети Internet на этом участ­ке, а с другой стороны, защищают Internet от ошибок и сбоев внутри ло­кальной сети.

Для подключения обычных пользователей сети используются коммутируемые телефонные линии. Связь по этим ли­ниям происходит с использованием модемов — устройств для преобразова­ния цифровых сигналов компьютера в аналоговый сигнал телефонной ли­нии, а также выполнения обратного преобразования.

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:

Источник

Теоретические основы Интернета

В дословном переводе на русский язык интернет — это межсеть, то есть в узком смысле слова Интернет — это объединение сетей. Однако в последние годы у этого слова появился и более широкий смысл: Всемирная компьютерная сеть. Интернет можно рассматривать в физическом смысле как несколько миллионов компьютеров, связанных друг с другом всевозможными линиями связи, однако такой «физичес­кий» взгляд на Интернет слишком узок. Лучше рассматривать Интернет как некое информационное пространство.

Интернет — это не совокупность прямых соединений между компьютерами. Так, например, если два компьютера, находящиеся на разных континентах, обмениваются данными в Интернете, это совсем не значит, что между ними действует одно прямое или виртуальное соединение. Данные, которые они посылают друг другу, разбиваются на пакеты, и даже в одном сеансе связи разные пакеты одного сообщения могут пройти разными маршрутами. Какими бы маршрутами ни двигались пакеты данных, они все равно достигнут пункта назначения и будут собраны вместе в цельный доку­мент. При этом данные, отправленные позже, могут приходить раньше, но это не поме­шает правильно собрать документ, поскольку каждый пакет имеет свою маркировку.

Таким образом, Интернет представляет собой как бы «пространство», внутри кото­рого осуществляется непрерывная циркуляция данных. Данные перемещается между компьютерами, составляющими узлы сети, и какое-то время хранятся на их жестких дисках.

Ранние эксперименты по передаче и приему информации с помощью компьюте­ров начались еще в 50-х годах и имели лабораторный характер. Лишь в конце 60-х годов на средства Агентства Перспективных Разработок министерства обороны США (DАRРА) была создана первая сеть национального масштаба. По имени агентства она получила название АRРАNЕТ. Эта сеть связала несколько крупных научных, исследовательских и обра­зовательных центров. Ее основной задачей стала координация групп коллективов, работающих над едиными научно-техническими проектами, а основным назначе­нием стал обмен электронной почтой и файлами с научной и проектно-конструкторской документацией. Сеть АRРАNЕТ заработала в 1969 году.

По-настоящему рождением Интернета принято считать 1983 год. В этом году произошли революционные изменения в программном обеспечении компьютерной связи. Днем рождения Интернета в совре­менном понимании этого слова стала дата стандартизации протокола связи ТСР/IР, лежащего в основе Всемирной сети по нынешний день.

В современном понимании ТСР/IР — это не один сетевой протокол, а два протокола, лежащих на разных уровнях (это так называемый стек протоколов). Протокол ТСР— протокол транспортного уровня. Он управляет тем, как происходит передача информации. Протокол IР — адресный. Он принадле­жит сетевому уровню и определяет, куда происходит передача.

Протокол ТСР. Согласно протоколу ТСР, отправляемые данные «нарезаются» на небольшие пакеты, после чего каждый пакет маркируется таким образом, чтобы в нем были данные, необходимые для правильной сборки документа на компьютере получателя.

Два компьютера, связанные между собой одним физическим соединением, могут поддерживать одновременно несколько TСР- соединений. Так, например, два промежуточных сете­вых сервера могут одновременно по одной линии связи передавать друг другу в обе стороны множество TСР- пакетов от многочисленных клиентов.

Протокол IР (Internet Рrotocol). Его суть состоит в том, что у каждого участника Всемирной сети должен быть свой уникальный адрес (IР-адрес). Без этого нельзя говорить о точной доставке ТСР- пакетов на нужное рабочее место. Этот адрес выражается четырьмя байтами, например: 195.38.46.11. Структура IР-адреса организована так, что каждый компьютер, через который проходит какой-либо TСР- пакет, может по этим четырем числам определить, кому из ближайших «соседей» надо переслать пакет, чтобы он оказался «ближе» к полу­чателю. В результате конечного числа перебросок TСР- пакет достигает адресата. В данном случае оценивается не географическая «близость». В расчет принимаются условия связи и про­пускная способность линии. Два компьютера, находящиеся на разных континентах, но связанные высокопроизводительной линией космической связи, считаются более «близкими» друг к другу, чем два компьютера из соседних поселков, связанные простым телефонным проводом. Решением вопросов, что считать «ближе», а что «дальше», занимаются специальные средства — маршрутизаторы. Роль маршрути­затора в сети может выполнять как специализированный компьютер, так и специ­альная программа, работающая на узловом сервере сети.

Поскольку один байт содержит до 256 различных значений, то теоретически с помощью четырех байтов можно выразить более четырех миллиардов уникальных IР- адресов (256 4 за вычетом некоторого количества адресов, используемых в качестве служеб­ных). На практике же из-за особенностей адресации к некоторым типам локальных сетей количество возможных адресов составляет порядка двух миллиардов, но и это по современным меркам достаточно большая величина.

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:

Источник

Физические принципы соединения с Интернетом

Таким образом, на клиентском компьютере для работы с Интернетом достаточ­но иметь оборудование для соединения с соответствующей линией связи. Существуют следующие виды соединений с провайдером.

Модемное соединение (рис. 9.7). Наиболее простой и дешевый, а потому и самый популярный (по крайней мере в нашей стране) способ подключения к Интернету.

Рис. 9.7. Модемное подключение к Интернету

Устройство, позволяющее передавать данные по телефонным линиям, назы­вается модемом.

• автоматически набирать телефонный номер;
• автоматически устанавливать связь с модемом на другом конце линии;
• преобразовывать цифровые данные в аналоговые сигналы и передавать их по линиям связи;
• принимать из линии связи аналоговые сигналы и преобразовывать их в циф­ровые данные (для передачи компьютеру);
• принимать и отправлять факсимильные сообщения;
• выполнять функции автоответчика.

Особенностью модемного соединения является то, что во время сеанса связи с Интернетом телефон занят. Теоретическая скорость такого соединения достигает 56 Кбит/с (реально она чаще всего равна 36 Кбит/с).

Выделенная пользовательская линия (ADSL – Asymmetric Digital Subscriber Line; рис. 9.8 ). В отличие от обычного, модем ADSL не преобразует сигналы, а сразу передает их по телефонной линии в цифровом виде. Достоинством этого способа под­ключения является то, что во время связи с Интернетом телефон остается свободным для обычного разговора. Теоретическая скорость ADSL-соединения (в направлении от провайдера к пользователю) составляет до 7 Мбит/с (реально — 1 Мбит/с).

Рис. 9.8. Подключение к Интернету через ADSL

Районные (кампусные) локальные сети — Global Ethernet (рис. 9.9). В район­ных (кампусных) локальных сетях выход пользователя в Интернет осуществляется через шлюз (сервер доступа). Скорость передачи информации внутри районной ЛКС теоретически может достигать 10 Мбит/с (реально — до 1 Мбит/с), а скорость рабо­ты с Интернетом — теоретически до 1 Мбит/с, а реально до 128 кбит/с.

Рис. 9.9. Подключение к Интернету через районную (кампусную) локальную сеть

Доступ к Интернету через сеть мобильной связи: GPRS (для сетей GSM) и СDМА (рис. 9.10). Особенность такого соединения — мобильный телефон во время сеанса связи с Интернетом занят. Теоретическая скорость работы для GPRS со­ставляет до 128 Кбит/с (реально — 50—60 Кбит/с), а для СDМА — до 1 Мбит/с.

Рис. 9.10. Подключение к Интернету по каналу GPRS

Мобильный доступ (Wi-Fi; рис. 9.11). Технология Wi-Fi обеспечивает доступ в Интернет с мобильных компьютеров (ноутбуков и КПК) в пределах зоны доступа (100—300 м). Теоретическая скорость соединения — до 1 Мбит/с. Обычно этот спо­соб подключения используется для оперативного доступа к Интернету в обществен­ных местах (аэропорты, гостиницы, торговые центры, офисы, клубы) или в офисах крупных фирм, сотрудники которых должны при работе с Интернетом перемещать­ся с места на место.

Рис.9. 11. Подключение к Интернету по каналу Wi-Fi

Источник