Инфраструктура сети (структура и принципы построения сети Интернет)
Итак, Интернет — это множество компьютеров (хостов) и различных компьютерных сетей, объединенных сетью, которые взаимодействуют при помощи протоколов связи TCP/IP. Вся информация в Интернет хранится на Web-серверах. Серверы, объединенные высокоскоростными магистралями или каналами общественных телекоммуникаций (выделенным телефонным аналоговым и цифровым линиям, оптическим каналам связи и радиоканалам, в том числе спутниковым линиям связи), составляют базовую часть сети Интернет.
Серверы имеют свои адреса и управляются специализированными программами. Они позволяют пересылать почту и файлы, производить поиск в базах данных и выполнять другие задачи. Доступ отдельных пользователей к информационным ресурсам Internet обычно осуществляется через Internet — провайдеров (Internet Service Provider — ISP) или корпоративную сеть.
Провайдеры располагают компьютерной сетью, которая имеет постоянное соединение с Интернет. Компьютеры, входящие в сеть провайдера и служащие для подключения абонентов к Интернету, называются серверами доступа или маршрутизаторами.
В качестве маршрутизаторов чаще всего используются компьютеры с сетевой операционной системой UNIX или аппаратные маршрутизаторы. Структура глобальной сети Internet и более подробное описание сети изложено в разделе Структура и основные принципы построения сети Интернет
Способы доступа
Доступ в Internet, как правило, получают через Internet — провайдеров. В настоящее время существует множество способов соединения с сетью Интернет. 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.
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
Адресация в сети
Каждый компьютер, подключенный к сети TCP/IP (Интернет), имеет свой уникальный IPадрес или IP – номер. Адреса в Интернете могут быть представлены как последовательностью цифр из четырех чисел в диапазоне 0 — 255 разделенными точками (например, 223.255.255.0), так и именем (например, www.lessons-tva.info.), построенным по определенным правилам. Компьютеры при пересылке информации используют цифровые адреса, а пользователи в работе с Интернетом используют в основном имена.
Метод связи имен и IP – номеров называется сервером имени домена (Domain Name Server, DNS). Сервер DNS поддерживает список имен компьютеров, локальных сетей и соответствующих им IP – номеров. Сервер DNS, как правило, устанавливается у сервиспровайдера, и он автоматически обслуживает ПК, которые подключаются к Интернет
через сервер доступа данного провайдера. Браузер, прежде чем отправлять запрос узлу по введенному доменному имени, сначала обращается к серверу DNS сервис-провайдера, который сообщает браузеру IP-адрес узла соответствующий доменному имени, введенному в браузере.
В Интернете применяется так называемая доменная система имен. Каждый уровень в такой системе называется доменом. Имя домена состоит из нескольких частей, расположенных в определенном порядке и разделенных точками. Домены отделяются друг от друга точками, например: www.lessons-tva.info.
IP-адрес состоит из двух частей: номера сети и номера узла (компьютера) в сети. Если отдельный компьютер (хост-компьютер) или сеть являются составной частью сети Интернет, то IP-адрес присваивается специальным подразделением Интернета.
Распределением IP адресов занимается организация ICANN (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers), а в Европе распределением IP адресов между региональными провайдерами занимается RIPE. Адреса компьютеров, подключенных к локальной сети провайдера, определяют администраторы сети.
IP-адреса бывают статические и динамические. Если за компьютером, подключенным к Интернет, закреплен постоянный IP-адрес, то такой адрес называется статическим. Если компьютеру присваивается новое значение IP-адреса при каждом подключении к Интернет, то этот адрес является динамическим.
В Интернете используются не доменные имена, а Universal Resource Locator (URL). URL — это адрес любого ресурса (документа, файла) в Internet, он указывает, с помощью какого протокола следует к нему обращаться, какую программу следует запустить на сервере и к какому конкретному файлу следует обратиться на сервере.
Общий вид URL: протокол://хост-компьютер/имя файла (например: http://www.lessonstva.info/book.html). Более подробно об адресации в сети изложено в разделах IP-адресация и Адресация в сети Интернет.
Тео́рия гра́фов — раздел дискретной математики, изучающий свойства графов. В общем смысле граф представляется как множество вершин (узлов), соединённых рёбрами. В строгом определении графом называется такая пара множеств. G = (V, E), где V есть подмножество любого счётного множества, а E — подмножество V \times V.
Теория графов находит применение, например, в геоинформационных системах (ГИС). Существующие или вновь проектируемые дома, сооружения, кварталы и т. п. рассматриваются как вершины, а соединяющие их дороги, инженерные сети, линии электропередачи и т. п. — как рёбра. Применение различных вычислений, производимых на таком графе, позволяет, например, найти кратчайший объездной путь или ближайший продуктовый магазин, спланировать оптимальный маршрут.
Теория графов содержит большое количество нерешённых проблем и пока не доказанных гипотез.
18. Структура сети Интернет. Провайдеры. Адреса и протоколы.
Основу сети Интернет в настоящее время составляют высокоскоростные магистральные сети. Независимые сети подключаются к магистральной сети через точки сетевого доступа NAP (Network Access Point). Независимые сети рассматриваются как автономные системы, т.е. каждая из них имеет собственное административное управление и собственные протоколы маршрутизации. Деление сети Интернет на автономные системы позволяет распределить информацию о типологии всей сети и существенно упростить маршрутизацию.
Автономная система должна состоять не менее чем из 32 меньших по размеру сетей. Обычно в качестве автономных систем выступают крупные национальные сети. Примерами таких сетей являются сети EUNet, охватывающая страны центральной Европы, сеть RUNet – Российская сеть. Автономные сети могут образовывать компании, специализирующиеся на предоставлении услуг доступа в сеть Интернет, — провайдеры. Таким провайдером является, например, компания Relkom в России.
Внутри автономной системы данные передаются по одной сети к другой, пока не достигнут точки сопряжения с другой автономной системой. Обмен данными возможен только в том случае, если между автономными системами существует соглашение о предоставлении транзита. По этой причине время доступа к одному и тому же ресурсу для пользователей разных автономных систем может существенно отличаться.
Важным параметром, определяющим качество работы Интернета, является скорость доступа к ресурсам. Она определяется пропускной способностью каналов связи внутри автономной системы и между ними.
Для модемного соединения, используемого для большинства домашних компьютеров, пропускная способность канала невелика – от 19,2 до 57,6 Кбит/с; для выделенных телефонных линий, используемых для подключения небольших локальных компьютерных сетей от 64 Кбит/с до 2 Мбит/с; для спутниковых и оптико-волоконных каналов связи – старше 2 Мбит/с.
Интернет многогранен, и нельзя четко определить, что это такое. С технической точки зрения Интернет – это объединение транснациональных компьютерных сетей, работающих по самым разнообразным протоколам, связывающие всевозможные типы компьютеров, физически передающие данные по телефонным проводам и оптическому волокну, через спутники и радиомодемы. Подавляющее большинство компьютеров в Интернете связано по протоколам TCР/IP, и именно это вкупе с требованием наличия подключения к глобальной сети является критерием присутствия в Интернете.
Рассмотрим структуру протоколов TCР/IP с точки зрения модели OSI.
Модели OSI TCР/IP поддерживают многие из существующих стандартов, определяющих среду передачи данных. Это могут быть, например, технологии Ethernet и FDDI для локальных компьютерных сетей или Х.25 и ISDN для организации крупных территориальных сетей. На этом уровне могут также использоваться протоколы РРР и SLIP, предназначенные для установления соединения с использованием аналоговых линий связи.
Основой семейства протоколов TCР/IP является сетевой уровень, представленный протоколом IP, а также различными протоколами маршрутизации. Этот уровень предоставляет адресное пространство, обеспечивающее перемещение пакетов в сети, а также управляет их маршрутизацией.
Размеры пакета, параметры передачи, контроль целостности осуществляются на транспортном уровне протоколом TCP. Протокол UDP работает на таком же уровне, но применяется в том случае, когда требования к надежности передачи данных менее жесткие.
Следующий простой пример должен пояснить механизм работы этих протоколов. Когда вы получаете телеграмму, весь текст в ней (и адрес, и сообщение) написаны на ленте подряд, но ест правила позволяющие понять, где тут адрес, а где сообщение. Аналогично пакет в компьютерной сети представляет собой поток бит, а протокол IP определяет, где адрес и прочая служебная информация, а где сами передаваемые данные. Протокол TCP предназначен для контроля передачи и контроля целостности передаваемой информации. Если вы не расслышали, что сказал вам собеседник в телефонном разговоре, вы просите его повторить сказанное. Приблизительно этим занимается протокол TCP применительно к компьютерным сетям.
Наиболее важным прикладным протоколам относятся протокол удаленного управления Telnet, протокол передачи файлов FTP, протокол передачи гипертекста HTML, протоколы для работы с электронной почтой: SMTP, POP, IMAP и MIME. На этом уровне работает система доменных имен DNS, отвечающая за преобразование числовых IP-адресов и имен. Следует также отметить протокол для управления сетевыми устройствами SNMP.
Каждый компьютер, включенный в сеть Интернет, имеет свой уникальный IP-адрес, на основании которого протокол IP передает пакеты в сети. IP-адрес состоит из 4 байт и записывается в виде 4 чисел разделенных точками, например 145.45.130.34. IP-адрес состоит из двух логических частей – номера сети и номера узла в сети. Номер для сети, включенной в Интернет, выдает специальное подразделение Интернета – InterNIC или его подразделение. Номер узла определяет администратор сети.
Человеку крайне неудобно пользоваться числовыми IP-адресами, поэтому на практике были введены обычные символы адреса. Для этой цели используется система доменных имен DNS, имеющая иерархическую структуру. Составные части имени определяются точками, например kolledg.ru, причем самым главным является корневой домен – домен первого уровня, за которым следуют домены второго, третьего и т.д. уровней. Так, для России домен первого уровня носит имя ru, а для США – us. Кроме того, несколько имен доменов первого уровня закреплены для различных типов организаций: com – коммерческие, gov – правительственные.
Домены распределяются по иерархическому принципу: получить домен второго уровня можно только у того, кто владеет доменом первого уровня, т.е. получить домен kolledg можно только у того, кто владеет доменом ru. Аналогично, получить домен третьего уровня можно у владельца второго уровня.
Все домены первого уровня уже имеют своих владельцев. Доменом ru владеет организация РОСНИИРОС (Российский НИИ развития общественных сетей).
Чтобы получить адрес компьютера по его доменному имени, соответствующей программе достаточно обратиться к DNS-серверу а тот в свою очередь перешлет запрос корневого домена, DNS-серверу домена нижнего уровня. Благодаря такой организации системы доменных имен нагрузка по разрешению имен равномерно распределяется среди DNS-серверов.