Теоретические основы Интернета. Протоколы

Например, 211.76.161.100.

IP адрес занимает 4 байта. Система IP-адресации учитывает  структуру Интернета, т.е. то, что Интернет является сетью сетей, а не объединением отдельных компьютеров.

Адрес 127.0.0.1 используется для связи с самим собой – образует «петлю»: данные не передаются по сети, а возвращаются, как только что принятые. Поэтому нет IP-адресов, начинающихся с номера 127.

С адресами в числовой форме сразу возникает проблема – они очень неудобны для запоминания. Поэтому для удобства пользователей узлы сети стали обозначать специальными именами, например www.vsau.ru (такое имя называется доменным). С подобной адресной информацией работать легче, ибо доменные имена обладают постоянной структурой, опираясь на которую можно понять, к чему они относятся.

Доменная система имен (DNS – Domain Name System) – ставит в соответствие числовому IP-адресу каждого компьютера уникальное доменное имя. Это иерархическая система именования, устроенная зеркально по отношению к цифровой IP-адресации; если в IP-адресе наиболее общая информация указана слева, то в доменных именах – справа. Например, имя shop.provid.ru указывает, что некая организация «shop» пользуется услугами предоставления доступа к Интернету некоторого провайдера (или другой организации) «provid», который в свою очередь подключен к региональной (национальной) магистрали передачи информации в России (о чем говорит доменное имя верхнего уровня «ru»).

Доменные имена и IP-адреса распределяются международным координационным центром доменных имен и IP-адресов (ICANN), в который входят по 5 представителей от каждого континента (www.icann.org).

Доменная система имен имеет иерархическую структуру: домены верхнего уровня – домены 2-го уровня – домены 3-го уровня и т.д.  На каждом уровне существует единый центр, который следит за распределением уникальных имен, но только на своем уровне. Однако, иерархия эта не строгая – фактически нет единого корня всех доменов.

Домены верхнего уровня бывают двух видов: административные (3 буквы) и географические (2 буквы). Первые домены исторически сложились в США в 80-е годы (первоначально их было 6).

Административные	Тип организации
com	Коммерческая
edu	Образовательная
gov	Правительственная
mil	Военная США
net	Компьютерная сеть
org	Некоммерческая
int	международная

 

 

Когда Интернет стала действительно мировой сетью, были определены домены по территориальному признаку:

географические	страна
ca	Канада
de	Германия
jp	Япония
ru	Россия  (после 1991 г.)
su	бывший СССР (страны СНГ)
uk	Украина
us	США

 

 

У компьютера могут быть имена обоих видов. Способа преобразования административных имен в географические (или обратно) не существует.

В Интернете не только любой компьютер, но и любой документ имеет свое уникальное имя. Оно называется URL (Universal Resource Locator, универсальный указатель ресурса) и имеет следующий формат:

служба://имя_компьютера/директория/поддиректория/…./имяфайла.

 Например, http://iomas.vsau.ru/people/peopl3.htm) — имя web-страницы peopl3.htm, размещенной на сервере iomas.vsau.ru в соответствующей директории.

 

 

1.4Сервисы интернета

К числу наиболее распространенных услуг Internet относятся:

1)Telnet

Telnet — удаленный доступ. Дает возможность абоненту работать на любой ЭВМ сети Интернет как на своей собственной, то есть запускать программы, менять режим работы и т.д.;

2)  служба WWW

www – это гипертекстовая информационно-поисковая система в Интернет.

Служба www – безусловно, самая популярная служба современного Интернета, хотя является одной из самых молодых услуг Интернета. Она родилась в 1990 г. В европейском исследовательском центре CERN, а в 1992 г. Началось практическое применение этой технологии за пределами CERN.

В основу технологии www положена технология гипертекста, распространенная на все компьютеры, подключенные к сети Интернет.

Суть технологии гипертекста состоит в том, что текст структурируется, т.е. в нем выделяются слова-ссылки. При активизации ссылки (например, с помощью щелчка мыши) происходит переход на фрагмент текста, заданный в ссылке.

3) служба FTP

FTP (File Transfer Protocol) — передача файлов. Позволяет обме­ниваться двоичными и текстовыми файлами с любым компьютером сети. Установив связь с удаленным компьютером, пользователь может скопировать с него файл(ы) на свой компьютер или, напротив, со своего компьютера на удаленный.

4) Электронная  почта

Электронная почта (e-mail) – обмен почтовыми сообщениями с любым абонентом сети Интернет.

Электронная почта (e-mail) во многом похожа на обычную, поэтому ее освоение обычно не вызывает особых затруднений у пользователей. Ее главное отличие состоит в том, что пересылке подлежат не физические предметы (письма, бандероли, посылки), а информационные пакеты.

Главные достоинства e-mail – оперативность доставки и низкая стоимость при гораздо большей информационной емкости. Обычно электронные письма достигают любой точки земного шара за несколько минут. Так же, как и факс, она позволяет передавать не только текст, но и изображение, но при этом не используется дорогостоящая междугородная или международная телефонная связь, а качество изображений не ухудшается при передаче.

5) Сетевые новости  UseNet

Новости (news, конференции) – получение сетевых новостей. Объявления группируются по тематике, и пользователь может по своему выбору подписаться на любую из таких групп.

6) Другие службы  Интернета

ICQ. Это своеобразный  Интернет-пейджер, который сообщает пользователю, кто из его друзей или коллег находится в данный момент в сети (online) и позволяет вступить с ним в общение (независимо от его физического местонахождения).

IRC (Internet Relay Chat) — система, позволяющая вести диалог с другими пользователями Интернета; она была разработана в 1988 г. И в последующие годы получила довольно широкое распространение. Это многопользовательская система, в которой люди общаются на специальных «каналах» или лично. Каналы можно сравнить с комнатами — пользователи «заходят» на канал и после этого любая фраза может быть услышана всеми, кто находится в нем.

WWW-chat. В переводе с английского chat –это «дружеский разговор, беседа». В современном Интернете это слово превратилось в термин, означающий «общение в режиме реального времени».

 

Глава 2 Протоколы

2.1 Понятие протокола

Очевидно, что рано или поздно компьютеры, расположенные в разных точках земного шара, по мере увеличения своего количества должны были обрести некие средства общения. Такими средствами стали компьютерные сети. Сети бывают локальными и глобальными. Локальная сеть - это сеть, объединяющая компьютеры, географически расположенные на небольшом расстоянии друг от друга - например, в одном здании. Глобальные сети служат для соединения сетей и компьютеров, которых разделяют большие расстояния - в сотни и тысячи километров. Интернет относится к классу глобальных сетей.

Простое подключение одного компьютера к другому - шаг, необходимый для создания сети, но не достаточный. Чтобы начать передавать информацию, нужно убедиться, что компьютеры "понимают" друг друга. Как же компьютеры "общаются" по сети? Чтобы обеспечить эту возможность, были разработаны специальные средства, получившие название "протоколы". Протокол - это совокупность правил, в соответствии с которыми происходит передача информации через сеть. Понятие протокола применимо не только к компьютерной индустрии. Даже те, кто никогда не имел дела с Интернетом, скорее всего, работали в повседневной жизни с какими-либо устройствами, функционирование которых основано на использовании протоколов. Так, обычная телефонная сеть общего пользования тоже имеет свой протокол, который позволяет аппаратам, например, устанавливать факт снятия трубки на другом конце линии или распознавать сигнал о разъединении и даже номер звонящего.

Исходя из этой естественной необходимости, миру компьютеров потребовался единый язык (то есть протокол), который был бы понятен каждому из них.

2.2 Архитектура  и протоколы компьютерных сетей

 

Архитектура компьютерной сети – это описание её общей модели. Эта модель определяет характеристики сети в целом и характеристики и функции, входящих в неё основных компонентов. Все сети различных архитектур удовлетворяют требованиям архитектуры модели открытых систем. Модель открытых систем служит базой при разработке совместимого сетевого оборудования.

Первая версия этой модели разработана в 1978 году ISO (International Standards Organization). В 1984 году ISO выпустила новую версию, названную ISO OSI (Open System Interconnection Reference Model). Эта модель стала международным стандартом. Она определяет функции и уровни взаимодействия протоколов в сети при передаче данных.

Протокол – это набор правил, определяющий взаимодействие двух одноимёенных уровней модели открытых систем в различных абонентских ЭВМ. Протокол – это не программа. Для каждого уровня существует свой протокол.

Модель открытых систем состоит из семи уровней. Каждому уровню соответствуют различные сетевые операции, оборудование и протоколы. Сетевые функции, выполняемые на каждом уровне, взаимодействуют только с функциями двух соседних уровней – вышележащего и нижележащего. Уровни отделены друг от друга границами - интерфейсами.

 

7 Прикладной

6 Представительский

5 Сеансовый

4 Транспортный

3 Сетевой

2 Канальный

1 Физический

 

 

Перед отправкой в сеть данные разбиваются на пакеты, которые проходят последовательно все уровни от седьмого до первого, при этом на каждом уровне к пакету добавляется форматирующая или адресная информация, необходимая для безошибочной передачи данных по сети.

На принимающей стороне пакет опять проходит через все уровни, но в обратном порядке. На каждом уровне из пакета удаляется информация, добавленная к нему на таком же уровне отправителем, в результате на седьмом уровне данные примут свой первоначальный вид.

Функции каждого уровня следующие:

• самый верхний седьмой уровень – прикладной. Он содержит все необходимые элементы сервиса, обеспечивает поддержку прикладных программ конечных пользователей, т. е. управляет общим доступом к сети;
• представительный уровень определяет синтаксис данных в модели OSI, т. е. представление данных в кодах и форматах, принятых в данной системе;
• сеансовый уровень реализует установление и поддержание сеанса связи между абонентами через коммуникационную сеть. Он управляет диалогом между взаимодействующими процессами;
• транспортный уровень обеспечивает интерфейс между процессами и сетью. Он устанавливает логические каналы между процессами и обеспечивает передачу по этим каналам информационных пакетов;
• сетевой уровень отвечает за маршрутизацию пакетов в коммуникационной сети и за связь между сетями, т. е. реализует межсетевое взаимодействие;
• канальный уровень реализует процесс передачи данных по информационному каналу. Данные разбиваются на кадры размером от нескольких сот до нескольких тысяч байтов. Каждый следующий кадр передается только после подтверждения о безошибочной передаче предыдущего кадра;
• физический уровень выполняет все необходимые процедуры в канале связи, обеспечивая передачу потока бит по физической передающей среде. Его основная задача – управление аппаратурой передачи данных и подключение к ней каналов связи.

Функции физического уровня всегда реализуются в аппаратуре. Это адаптеры, мультиплексоры, сетевые платы и т. п. Функции остальных уровней реализуются в виде программных модулей – драйверов.

Проще всего стандартизируются протоколы трех нижних уровней, т. к. они определяют действия и процедуры, свойственные вычислительным сетям любого класса. Протоколы верхних уровней трудно стандартизировать из-за их уникальности, особенно по функциональному назначению.

Например, протоколы канального уровня делятся на две основные группы: Байт-ориентированные и бит-ориентированные.

Байт-ориентированный протокол обеспечивает передачу сообщения в виде последовательности байтов. Кроме информационных байтов сообщение несет управляющие и служебные байты. Протокол обеспечивает передачу двух типов кадров: управляющих и информационных. Работа протокола осуществляется в три фазы: установление соединения, поддержание сеанса связи, разрыв соединения. На каждый переданный кадр протокол требует посылки квитанции о результате его приема. Кадры, переданные с ошибкой, передаются повторно, причем определяется максимальное число повторных передач. Наиболее распространенным байт-ориентированным протоколом является протокол двоичной синхронной связи BSC (Binary Synchronous Communication), созданный фирмой IBM.

Бит-ориентированный протокол предусматривает передачу информации в виде потока битов. Для разделения кадров используются специальные последовательности – флаги. Этот протокол удобен для коммуникационной среды и не очень удобен для ЭВМ, т. к. из сообщения необходимо выделять байты информации. Он является более скоростным, чем байт-ориентированный.

Для нижних двух уровней Институтом инженеров по электротехнике и радиоэлектронике ИИЭР (IEEE – Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc, IEEE.) разработаны стандарты, известные как Project 802, названные в соответствии с годом (1980) и месяцем (февраль) своего издания.

Это стандарты для физических компонентов сети – интерфейсных плат и кабельной системы, т. е. для канального и физического уровня модели открытых систем. Стандарты, определенные Project 802, делятся на 16 категорий, каждая из которых имеет свой номер (от 802.1 до 802.16), например, 802.1 – верхние уровни и административное управление, 802.6 – городские сети, 802.11 – беспроводные сети.

2.3 Локальные  вычислительные сети

 

Основное назначение каждой компьютерной сети – представление информационных и вычислительных ресурсов. Компьютерные сети состоят из серверов и рабочих станций.

Сервер – компьютер, подключенный к сети и обеспечивающий ее пользователей определенными услугами. Серверы хранят данные и являются источниками ресурсов сети. Рабочая станция – персональный компьютер, подключенный к сети, через который пользователь получает доступ к его ресурсам. Эта станция может работать как в сетевом, так и в локальном режиме.