Вы задумывались о том, как Интернет попадает в планшет, домашний и офисный компьютер? С одной стороны, все понятно: Wi — Fi раздает коробочка с проводами, которая пылится на шкафу или подоконнике. Но как все работает на самом деле? Приоткрываем тайну и рассказываем, кто такой интернет-провайдер, где он берет Интернет и как доставляет его на цифровые устройства.
Кто такой интернет-провайдер
Провайдером принято называть поставщика услуг. Значит, интернет-провайдер – это тот, кто поставляет услугу доступа в Интернет. Представьте, что вы оказались в продуктовом супермаркете и покупаете там не только продукты, но и кое-что для дома: салфетки, пекарскую бумагу, батарейки. Так и с интернет-провайдером: по факту он предоставляет много разных сопутствующих услуг, которые сам не производит (как супермаркет не производит товары), а покупает их оптом.
В английском варианте интернет-провайдер называют ISP – Internet Service Provider.
Провайдер – это посредник. Он покупает много в одном месте, а продает понемногу всем желающем – своим абонентам. Раздавать Интернет он может разными способами: по коммутируемой линии передач (еще помните старые телефонные модемы-пищалки?), через кабельные модемы, спутники или Wi-Fi. Большинство российских пользователей Интернета, проживающих в городах в многоквартирных домах, используют кабельный Интернет. Но вернемся к тому, как это работает на глобальном уровне.
Причем здесь океан?
Заметили, как легко открыть американский или другой иностранный сайт? Это стало возможным благодаря тому, что по дну океанов
На глобальном уровне это работает похожим образом, то есть благодаря маршрутизации пакетов. , объединяют сотни и тысячи компьютеров в сеть, а затем разрозненные сети друг с другом. Здесь-то и пригождаются услуги провайдеров, которые проектируют и обслуживают кабельную систему и то многочисленное оборудование, которое обеспечивает работу Интернета. Особенность маршрутизаторов в том, что они хранят специальные таблицы с адресами, которые позволяют отправлять данные точно по назначению и без сбоев, выбирая оптимальный маршрут следования.
Когда пользователь набирает адрес веб-сайта, специальное программное обеспечение преобразует его в запрос, который понятен маршрутизатору, а тот направляет его на сервер провайдера. За пересылку пакетов данных отвечают протоколы – определенные наборы правил (стандарты). Например, базовые протоколы IP и TCP регулируют физическую пересылку данных, протокол http служит для отправки гипертекстовых сообщений, ftp отвечает за передачу файлов, а SMTP – за пересылку электронной почты. Проще говоря, протоколы заставляют разные устройства понимать друг друга и корректно обрабатывать запросы. Это позволяет соединять сетью Интернет компьютеры, планшеты, ноутбуки, которые работают под разными ОС и территориально находятся на расстоянии сотен и тысяч километров друг от друга.
Кому порцию данных?
Данные в Интернете передаются в виде пакетов, которые направляются по оптимальному маршруту из миллионов возможных. Смотрите, в этом главное отличие Интернета от обычной телефонной сети. Если вы разговариваете по проводному телефону и в это время повредить кабель (неважно, на каком участке), разговор прервется. С Интернетом этого не случится. Специальное ПО позаботится о том, чтобы нужный пакет с данными отправился по работающему маршруту даже в том случае, если изначально на пути его следования возникли проблемы. Весят такие пакеты немного – до нескольких килобайт – и состоят из двух частей: заголовка и непосредственно передаваемой информации.
Интересно, что большинство сетевого трафика генерируют вовсе не люди, а боты и компьютерные вирусы.
«Я тебя по IP вычислю!»
Примерно так часто звучали угрозы в чатах и на форумах в начале 2000-х. Эта фраза означала, что человек определит местоположение обидчика (к примеру) по IP-адресу и придет выяснять отношения лично. Что же такое IP и почему важно знать о нем в контексте работы интернет-провайдера?
Так как данные отправляются от одного компьютера к другому, необходимо знать адрес отправителя и получателя. Это и есть IP-адреса (сокращенно от Internet Protocol) . Сейчас используется четвертая версия протокола – IPv4. Так как в цифровом мире все решают цифры, то и адреса здесь не буквенные, а в виде четырех групп цифр, разделенных точками, например: 192.168.2.11. В общем случае шаблон адреса выглядит следующим образом: xxx.xxx.xxx.xxx, где xxx - числа от 0 до 255. На самом низком уровне числа будут преобразованы еще один раз, в итоге из них получится длинная последовательность нулей и единиц.
Обычному человеку сложно запомнить даже 4-5 сайтов с адресами в числовом виде. Для упрощения была разработана систем доменных имен DNS и DNS-серверов. Эти серверы переводят привычные буквенные доменные имена (например, google.com или mail.ru) в числовые последовательности, понятные машинам. Только после этого оправленные с компьютера или планшета пакеты данных отправятся по назначению, а обратно вернется запрашиваемая информация.
Снова возвращаемся к провайдерам. Очевидно, что количество IP-адресов ограничено, а пользователей (абонентов) становится все больше по мере распространения Интернета. Каждый провайдер выкупает несколько диапазонов IPv4 и присваивает их своим абонентам. Те пользователи, которым нужен статический (неизменный) IP-адрес, отдельно оплачивают эту услугу. Даже если они закроют подключение, а затем восстановят его, их адрес в сети останется неизменным. Большинству домашних пользователей достаточно динамических IP-адресов, которые присваиваются временно, на ограниченное сессией время.
У провайдера ОнЛайм доступна услуга «Фиксированный IP» с помесячной оплатой. Она будет интересна тем, кто участвует в онлайн-мероприятиях с доступом по IP-адресу, активно использует торренты или хочет надежно защитить личные данные (например, при работе с электронными кошельками).
Почему нет бесплатного Интернета?
Пользователям может показаться, что они платят провайдеру за воздух. Действительно, тот не создает интересный контент, а только контролирует передачу пакетов с данными. На самом деле провайдер получает оплату за ресурсы, которые обеспечивают работу всей системы. А это немало: технические специалисты, кабели, маршрутизаторы и другое сетевое оборудование, программное обеспечение. Все это работает не для «галочки», а стабильно, чтобы абоненты не испытывали дискомфорта и получали надежное интернет-подключение.
Часто провайдеры предлагают массу других полезных услуг, которые косвенно касаются Интернета. Это может быть антивирусное или офисное ПО, система видеонаблюдения или «Умный дом ». Крупные поставщики часто разрабатывают комплексные пакеты, в которых на выгодных условиях доступен Интернет плюс телевидение . Обязательно узнавайте, какие услуги есть у вашего провайдера. Возможно, благодаря ему ваша жизнь станет проще и интереснее.
То есть в узком смысле - это глобальное сообщество малых и больших сетей. В более широком смысле - это глобальное информационное пространство, хранящее огромное количество информации на миллионах компьютеров, которые обмениваются данными.
В 1969 году, когда был создан Интернет, эта сеть объединяла всего лишь четыре хост-компьютера, а сегодня их число измеряется десятками миллионов. Каждый компьютер, подключенный к Интернету, - это часть Сети.
Для того чтобы начать с наиболее привычной всем схемы, рассмотрим, как подключается к Интернету домашний компьютер, и проследим, по каким каналам путешествует информация, передаваемая и принимаемая нами из Сети. Если вы выходите в Интернет с домашнего компьютера, то, скорее всего, используете модемное подключение (рис. 1).
В принципе, соединение с провайдером может идти по различным каналам: по телефонной линии, по выделенной линии, на основе беспроводной или спутниковой связи, по сети кабельного телевидения или даже по силовым линиям - все эти альтернативные варианты показаны на рис. 1 .
Чаще всего это так называемое временное (сеансовое) соединение по телефонной линии. Вы набираете один из телефонных номеров, который предоставил вам провайдер, и дозваниваетесь на один из его модемов. На рис. 1 показан набор модемов провайдера, так называемый модемный пул. После того как вы соединились с вашим ISP (Internet Service Provider)-провайдером, вы становитесь частью сети данного ISP. Провайдер предоставляет своим пользователям различные сервисы, электронную почту, Usenet и т.д.
Каждый провайдер имеет свою магистральную сеть, или бэкбоун . На рис. 1 мы условно изобразили магистральную сеть некоего провайдера ISP-A. Его магистральная сеть показана зеленым цветом.
Обычно ISP-провайдеры - это крупные компании, которые в ряде регионов имеют так называемые точки присутствия (POP, Point of Presence), где происходит подключение локальных пользователей.
Обычно крупный провайдер имеет точки присутствия (POP) в нескольких крупных городах. В каждом городе находятся аналогичные модемные пулы, на которые звонят локальные клиенты этого ISP в данном городе. Провайдер может арендовать волоконно-оптические линии у телефонной компании для соединения всех своих точек присутствия (POP), а может протянуть свои собственные волоконно-оптические линии. Крупнейшие коммуникационные компаний имеют собственные высокопропускные каналы. На рис. 1 мы показали опорные сети двух Интернет-провайдеров. Очевидно, что все клиенты провайдера ISP-А могут взаимодействовать между собой по собственной сети, а все клиенты компании ISP-В - по своей, но при отсутствии связи между сетями ISP-A и ISP-B клиенты компании «A» и клиенты компании «В» не могут связаться друг с другом. Для реализации данной услуги компании «A» и «B» договариваются подключиться к так называемым точкам доступа (NAP - Network Access Points) в разных городах, и трафик между двумя компаниями течет по сетям через NAP. На рис. 1 показаны магистральные сети только двух ISP-провайдеров. Аналогично организуется подключение к другим магистральным сетям, в результате чего образуется объединение множества сетей высокого уровня.
В Интернете действуют сотни крупных Интернет-провайдеров, их магистральные сети связаны через NAP в различных городах, и миллиарды байтов данных текут по разным сетям через NAP-узлы.
Если вы пользуетесь Интернетом в офисе, то, скорее всего, вы подключены к локальной сети (LAN - Local Area Network). В этом случае рассмотренная нами схема несколько видоизменяется (рис. 2). Сеть организации обычно отделена от внешнего мира определенной службой защиты информации, которая на нашей схеме условно показана в виде кирпичной стены. Варианты подключения к провайдеру могут быть различными, хотя чаще всего это выделенная линия.
Поскольку невозможно схематически отразить всю совокупность сетей Интернета, ее часто изображают в виде размытого облака, выделяя в нем лишь основные элементы: маршрутизаторы, точки присутствия (POP) и места доступа (NAP).
Скорость передачи информации на различных участках Сети существенно различается. Магистральные линии, или бэкбоуны, связывают все регионы мира (рис. 5) - это высокоскоростные каналы, построенные на основе волоконно-оптических кабелей. Кабели обозначаются OC (optical carrier), например OC-3, OC-12 или OC-48. Так, линия OC-3 может передавать 155 Мбит/с, а OC-48 - 2488 Мбит/с (2,488 Гбит/с). В то же время получение информации на домашний компьютер с модемным подключением 56 K происходит со скоростью всего 56 000 бит/с.
Как происходит передача информации в Интернете
Маршрутизаторы
Как же происходит передача информации по всем этим многочисленным каналам? Как сообщение может быть доставлено с одного компьютера на другой через весь мир, пройдя несколько различных сетей за долю секунды? Для того чтобы объяснить этот процесс, необходимо ввести несколько понятий и прежде всего рассказать о работе маршрутизаторов. Доставка информации по нужному адресу невозможна без маршрутизаторов, определяющих, по какому маршруту передавать информацию. Маршрутизатор - это устройство, которое работает с несколькими каналами, направляя в выбранный канал очередной блок данных. Выбор канала осуществляется по адресу, указанному в заголовке поступившего сообщения.
Таким образом, маршрутизатор выполняет две различные, но взаимосвязанные функции. Во-первых, он направляет информацию по свободным каналам, предотвращая «закупорку» узких мест в Сети; во-вторых, проверяет, что информация следует в нужном направлении. При объединении двух сетей маршрутизатор включается в обе сети, пропуская информацию из одной в другую, и в некоторых случаях осуществляет перевод данных из одного протокола в другой, при этом защищая сети от лишнего трафика. Эту функцию маршрутизаторов можно сравнить с работой патрульной службы, которая с вертолета ведет наблюдение за движением в городе, контролирует общую ситуацию с поломками и заторами на дорогах и сообщает о наиболее загруженных участках трассы, чтобы водители выбирали оптимальный маршрут и не попадали в пробки.
Протоколы Интернета
ерейдем теперь к рассмотрению способов передачи информации в Интернете. Для этого необходимо ввести такое понятие, как протокол. В широком смысле протокол - это заранее оговоренное правило (стандарт), по которому тот, кто хочет использовать определенный сервис, взаимодействует с последним. Применительно к Интернету протокол - это правило передачи информации в Сети.
Следует различать два типа протоколов: базовые и прикладные. Базовые протоколы отвечают за физическую пересылку сообщений между компьютерами в сети Интернет. Это протоколы IP и TCP. Прикладными называют протоколы более высокого уровня, они отвечают за функционирование специализированных служб. Например, протокол http служит для передачи гипертекстовых сообщений, протокол ftp - для передачи файлов, SMTP - для передачи электронной почты и т.д.
Набор протоколов разных уровней, работающих одновременно, называют стеком протоколов. Каждый нижележащий уровень стека протоколов имеет свою систему правил и предоставляет сервис для вышележащих.
Такое взаимодействие можно сравнить со схемой пересылки обычного письма. Например, директор фирмы «А» пишет письмо и отдает его секретарю. Секретарь помещает письмо в конверт, надписывает адрес и относит конверт на почту. Почта доставляет письмо в почтовое отделение. Почтовое отделение связи доставляет письмо получателю - секретарю директора фирмы «B». Секретарь распечатывает конверт и передает письмо директору фирмы «В». Информация (письмо) передается с верхнего уровня на нижний, обрастая на каждой стадии дополнительной служебной информацией (пакет, адрес на конверте, почтовый индекс, контейнер с корреспонденцией и т.д.), которая не имеет отношения к тексту письма.
Нижний уровень - это уровень почтового транспорта, которым письмо перевозится в пункт назначения. В пункте назначения происходит обратный процесс: корреспонденция извлекается, считывается адрес, почтальон несет конверт секретарю фирмы «B», который достает письмо, определяет его срочность, важность и в зависимости от этого передает информацию выше. Директора фирм «А» и «Б», передавая друг другу информацию, не заботятся о проблемах пересылки этой информации, подобно тому как секретаря не волнует, как доставляется почта.
Аналогично каждый протокол в стеке протоколов выполняет свою функцию, не заботясь о функциях протокола другого уровня.
На нижнем уровне, то есть на уровне TCP/IP , используется два основных протокола: IP (Internet Protocol - протокол Интернета) и ТСР (Transmission Control Protocol - протокол управления передачей).
Архитектура протоколов TCP/IP предназначена для объединенной сети. Интернет состоит из разнородных подсетей, соединенных друг с другом шлюзами. В качестве подсетей могут выступать разные локальные сети (Token Ring, Ethernet и т.п.), различные национальные, региональные и глобальные сети. К этим сетям могут подключаться машины разных типов. Каждая из подсетей работает в соответствии со своими принципами и типом связи. При этом каждая подсеть может принять пакет информации и доставить его по указанному адресу. Таким образом, требуется, чтобы каждая подсеть имела некий сквозной протокол для передачи сообщений между двумя внешними сетями.
Разобраться в работе протоколов поможет схема на рис. 6 . Предположим, имеется некое послание, отправляемое по электронной почте. Передача почты осуществляется по прикладному протоколу SMTP, который опирается на протоколы TCP/IP. Согласно протоколу TCP, отправляемые данные разбиваются на небольшие пакеты фиксированной структуры и длины, маркирующиеся таким образом, чтобы при получении данные можно было бы собрать в правильной последовательности.
Обычно длина одного пакета не превышает 1500 байт. Поэтому одно электронное письмо может состоять из нескольких сотен таких пакетов. Малая длина пакета не приводит к блокировке линий связи и не позволяет отдельным пользователям надолго захватывать канал связи.
К каждому полученному TCP-пакету протокол IP добавляет информацию, по которой можно определить адреса отправителя и получателя. На рис. 6 это представлено как помещение адреса на конверт. Для каждого поступающего пакета маршрутизатор, через который проходит какой-либо пакет, по данным IP-адреса определяет, кому из ближайших соседей необходимо переслать данный пакет, чтобы он быстрее оказался у получателя, - то есть принимает решение об оптимальном пути следования очередного пакета. При этом географически самый короткий путь не всегда оказывается оптимальным (быстрый канал на другой континент может быть лучше медленного в соседний город). Очевидно, что скорость и пути прохождения разных пакетов могут быть различными.
Таким образом, протокол IP осуществляет перемещение данных в сети, а протокол TCP обеспечивает надежную доставку данных, используя систему кодов, исправляющих ошибки. Причем два сетевых сервера могут одновременно передавать в обе стороны по одной линии множество TCP-пакетов от различных клиентов.
Некоторые начинающие пользователи думают, что связь по Интернету похожа на телефонную. Хочется еще раз подчеркнуть основное различие передачи информации по телефонной сети и по Интернету: когда вы звоните по телефону кому-нибудь в другой регион страны или даже на другой континент, телефонная система устанавливает канал между вашим телефоном и тем, на который вы звоните. Канал может состоять из десятков участков: медные провода, волоконно-оптические линии, беспроводные участки, спутниковая связь и т.д. Эти участки неизменны на протяжении всего сеанса связи. Это означает, что линия между вами и тем, кому вы звоните, постоянна в течение всего разговора, поэтому повреждения на любом участке данной линии, например обрыв проводов в бурю, способны прервать ваш разговор.
При этом, если соединение нормальное, значит выделенная вам часть сети для других уже не доступна. Речь идет о сети с коммутацией каналов. Интернет же является сетью с коммутацией пакетов, а это совсем другая история. Процесс пересылки электронной почты принципиально иной.
Как уже было отмечено, Интернет-данные в любой форме (будь то электронное послание, Web-страница или скачиваемый файл) путешествуют в виде группы пакетов. Каждый пакет посылается на место назначения по оптимальному из доступных путей. Поэтому даже если какой-то участок Сети окажется нарушенным, то это не повлияет на доставку пакета, который будет направлен по альтернативному пути. Таким образом, во время доставки данных нет необходимости в фиксированной линии связи между двумя пользователями. Принцип пакетной коммутации обеспечивает основное преимущество Интернета - надежность. Сеть может распределять нагрузку по различным участкам за тысячные доли секунды. Если какой-то участок оборудования сети поврежден, пакет может обойти это место и пройти по другому пути, обеспечив доставку всего послания .
Адресация в Интернете
ы уже упоминали IP-адрес, теперь расскажем о нем подробнее. Каждому компьютеру, подключенному к Интернету, присваивается идентификационный номер, который называется IP-адресом.
Но если вы осуществляете сеансовое подключение (то есть подключаетесь на время сеанса выхода в Интернет), то IP-адрес вам выделяется только на время этого сеанса. Присвоение адреса на время сеанса связи называется динамическим распределением IP-адресов. Оно удобно для ISP-провайдера, поскольку в тот период времени, пока вы не выходите в Интернет, IP-адрес, который вы получали, может быть выделен другому пользователю. Этот IP-адрес является уникальным только на время вашей сессии - в следующий раз, когда вы будете выходить в Интернет через своего провайдера, IP-адрес может быть другим. Таким образом, Интернет-провайдер должен иметь по одному IP-адресу на каждый обслуживаемый им модем, а не на каждого клиента, которых может быть намного больше.
IP-адрес имеет формат xxx.xxx.xxx.xxx, где xxx - числа от 0 до 255. Рассмотрим типичный IP-адрес: 193. 27.61.137.
Для облегчения запоминания IP-адрес обычно выражают рядом чисел в десятичной системе счисления, разделенных точками. Но компьютеры хранят его в бинарной форме. Например, тот же IP-адрес в двоичном коде будет выглядеть так:
11000001.00011011.00111101.10001001.
Четыре числа в IP-адресе называются октетами, поскольку в каждом из них при двоичном представлении имеется восемь разрядов: 4×8=32. Так как каждая из восьми позиций может иметь два различных состояния: 1 или 0, общий объем возможных комбинаций составляет 28, или 256, то есть каждый октет может принимать значения от 0 до 255. Комбинация четырех октетов дает 232 значений, то есть примерно 4,3 млрд. комбинаций, за исключением некоторых зарезервированных адресов.
Октеты служат не только для того, чтобы разделять числа, но и выполняют другие функции. Октеты можно распределить на две секции: Net и Host. Net-секция используется для того, чтобы определить сеть, к которой принадлежит компьютер. Host, который иногда называют узлом, определяет конкретный компьютер в сети.
Эта система аналогична системе, используемой в обычной почте, когда одна часть адреса определяет улицу, а вторая - конкретный дом на этой улице.
На ранней стадии своего развития Интернет состоял из небольшого количества компьютеров, объединенных модемами и телефонными линиями. Тогда пользователи могли установить соединение с компьютером, набрав цифровой адрес, например 163. 25.51.132. Это было удобно, пока сеть состояла из нескольких компьютеров. По мере увеличения их количества, учитывая тот факт, что текстовое имя всегда удобнее для запоминания, чем цифровое, постепенно цифровые имена стали заменять на текстовые.
Возникла проблема автоматизации данного процесса, и в 1983 году в Висконсинском университете США (University of Wisconsin) была создана так называемая DNS (Domain Name System)-система, которая автоматически устанавливала соответствие между текстовыми именами и IP-адресами. Вместо чисел была предложена ставшая сегодня для нас привычной запись типа http://www.myhobby.narod.ru/ .
Подобным образом осуществляется сортировка обычной почты. Люди привыкли ориентироваться по географическим адресам, например: «Москва, ул. Рылеева, д. 3, кв. 10», в то время как автомат на почте быстро сортирует почту по индексу.
Таким образом, при пересылке информации компьютеры используют цифровые адреса, люди - буквенные, а DNS-сервер служит своеобразным переводчиком.
Прежде чем переходить к описанию работы DNS-серверов, следует сказать несколько слов о структуре доменных имен.
Доменные имена
огда вы обращаетесь на Web или посылаете e-mail, вы используете доменное имя. Например, адрес http://www.microsoft.com/ содержит доменное имя microsoft.com. Аналогично e-mail-адрес [email protected] содержит доменное имя aha.ru.
В доменной системе имен реализуется принцип назначения имен с определением ответственности за их подмножество соответствующих сетевых групп.
И если каждая группа придерживается этого простого правила и всегда получает подтверждение, что имена, которые она присваивает, единственны среди множества ее непосредственных подчиненных, то никакие две системы, где бы те ни находились в сети Интернет, не смогут получить одинаковые имена.
Так же уникальны адреса, указываемые на конвертах при доставке писем обычной почтой. Таким образом, адрес на основе географических и административных названий однозначно определяет точку назначения.
Домены тоже имеют аналогичную иерархию. В именах домены отделяются друг от друга точками: companya.msk.ru, companyb.spb.ru. В имени может быть различное количество доменов, но обычно их не больше пяти. По мере движения по доменам в имени слева направо, количество имен, входящих в соответствующую группу, возрастает.
Каждый раз, когда вы используете доменное имя, вы также используете DNS-серверы для того, чтобы перевести буквенное доменное имя в IP-адрес на машинном языке.
В качестве примера давайте рассмотрим адрес http://www.pc.dpt1.company.msk.ru/ .
Первым в имени стоит название рабочей машины - реального компьютера с IP-адресом. Это имя создано и поддерживается группой dpt1. Группа входит в более крупное подразделение company, далее следует домен msk - он определяет имена московской части сети, а ru - российской.
Каждая страна имеет свой домен. Так au - соответствует Австралии, be - Бельгии и т.д. Это географические домены верхнего уровня.
Помимо географического признака используется тематический, в соответствии с которым существуют следующие доменные имена первого уровня:
- com - обозначает коммерческие предприятия;
- (edu) - образовательные;
- отвечает на запрос, выдав IP-адрес, поскольку уже знает IP-адрес запрашиваемого домена.
- контактирует с другим DNS-сервером для того, чтобы найти IP-адрес запрошенного имени. Этот запрос может проходить по цепочке несколько раз.
- выдает сообщение: «Я не знаю IP address домена, запрашиваемого вами, но вот IP address DNS-сервера, который знает больше меня»;
- сообщает, что такой домен не существует.
Как работает DNS-сервер
NS-сервер принимает запрос на конвертацию доменного имени в IP-адрес. При этом DNS-сервер выполняет следующие действия:
Представим, что вы набрали адрес http://www.pc.dpt1.company.com/ в вашем браузере, который имеет адрес в домене верхнего уровня COM (рис. 9). В простейшем варианте ваш браузер контактирует с DNS-сервером для того, чтобы получить IP-адрес искомого компьютера, и DNS-сервер возвращает искомый IP-адрес (рис. 10).
На практике в Сети, где объединены миллионы компьютеров, найти DNS-сервер, который знает нужную вам информацию, - это целая проблема. Иными словами, если вы ищете какой-то компьютер в Сети, то прежде всего вам необходимо найти DNS-сервер, на котором хранится нужная вам информация. При этом в поиске информации может быть задействована целая цепочка серверов. Пояснить работу DNS-серверов можно на примере, показанном на рис. 11 .
Предположим, что тот DNS-сервер, к которому вы обратились (на рис. 11 он обозначен как DNS1), не имеет нужной информации. DNS1 начнет поиск IP-адреса с обращения к одному из корневых DNS-серверов. Корневые DNS-серверы знают IP-адреса всех DNS-серверов, отвечающих за доменные имена верхнего уровня (COM, EDU, GOV, INT, MIL, NET, ORG и т.д.).
Например, ваш сервер DNS1 может запросить адрес у корневого DNS-сервера. Если корневой сервер не знает данного адреса, возможно, он даст ответ: «Я не знаю IP-адреса для http://www.pc.dpt1.company.com/ , но могу предоставить IP-адрес COM DNS-сервера».
После этого ваш DNS посылает запрос на COM DNS с просьбой сообщить искомый IP-адрес. Так происходит до тех пор, пока не найдется DNS-сервер, который выдаст нужную информацию.
Одна из причин, по которой система работает надежно, - это ее избыточность. Существует множество DNS-серверов на каждом уровне, и поэтому, если один из них не может дать ответ, наверняка существует другой, на котором есть необходимая вам информация. Другая технология, которая делает поиск более быстрым, - это система кэширования. Как только DNS-сервер выполняет запрос, он кэширует полученный IP-адрес. Однажды сделав запрос на корневой DNS (root DNS) и получив адрес DNS-сервера, обслуживающего COM-домены, в следующий раз он уже не должен будет повторно обращаться с подобным запросом. Подобное кэширование происходит с каждым запросом, что постепенно оптимизирует скорость работы системы. Несмотря на то что пользователям работа DNS-сервера не видна, эти серверы каждый день выполняют миллиарды запросов, обеспечивая работу миллионов пользователей.
КомпьютерПресс 5"2002
Передача информации
В Интернете используются два основных понятия: адрес и протокол. Свой уникальный адрес имеет любой компьютер, подключенный к Интернету. Даже при временном соединении компьютеру выделяется уникальный адрес. В любой момент времени все компьютеры, подключенные к Интернету, имеют разные адреса. Так же, как почтовый адрес однозначно определяет местонахождение человека, адрес в Интернете однозначно определяет местонахождение компьютера в сети. Что такое протокол?
В общем случае протокол - это правила взаимодействия. Например, дипломатический протокол предписывает, как поступать при встрече зарубежных гостей или при проведении приема. Так же сетевой протокол предписывает правила работы компьютерам, которые подключены к сети. Стандартные протоколы заставляют разные компьютеры "говорить на одном языке". Таким образом осуществляется возможность подключения к Интернету разнотипных компьютеров, работающих под управлением различных операционных систем. Протоколы
- это стандарты, определяющие формы представления и способы пересылки сообщений, процедуры их интерпретации, правила совместной работы различного оборудования в сетях.
Описать в одном протоколе все правила взаимодействия практически невозможно. Поэтому сетевые протоколы строятся по многоуровневому принципу. Например, на нижнем уровне описываются правила передачи небольших порций информации с одного компьютера на другой, так как отслеживать правильность передачи небольших частей информации значительно проще. Если какая-то часть информации была искажена помехами при передаче, то на этом уровне запрашивается повтор передачи только искаженной части. Протокол следующего уровня описывает, как большие массивы данных разбить на небольшие части и собрать обратно. При этом небольшие части пересылаются с помощью протокола нижнего уровня. На следующем, более высоком уровне описывается передача файла. При этом используются протоколы нижних уровней. Таким образом, для реализации нового протокола высокого уровня в Интернете не требуется знать особенности функционирования сети, а надо уметь пользоваться протоколами более низкого уровня. Аналогию многоуровневых протоколов можно найти в повседневной жизни. Например, вы можете передать текст документа во время разговора по телефону. При этом вам совершенно необязательно знать, как работает телефонная сеть. Вы знаете, что надо просто набрать номер и ждать, когда другой человек снимет трубку. Точно так же в Интернете имеется несколько уровней протоколов, которые взаимодействуют друг с другом. На нижнем уровне используются два основных протокола: IP - Internet Protocol (Протокол Интернета) и TCP - Transmission Control Protocol (Протокол управления передачей). Так как эти два протокола тесно взаимосвязаны, то часто их объединяют, и говорят, что в Интернете базовым протоколом является TCP/IP. Все остальные многочисленные протоколы строятся на основе именно протоколов TCP/IP. Протокол TCP
Протокол TCP разбивает информацию на части (пакеты) и нумерует все эти части, чтобы при получении можно было правильно собрать информацию. Так же при разборке деревянного сруба нумеруют бревна, чтобы быстро собрать дом в другом месте. Далее с помощью протокола IP все части передаются получателю, где с помощью протокола TCP проверяется, все ли части получены. Так как отдельные части могут путешествовать по Интернету самыми разными путями, то порядок прихода частей может быть нарушен. После получения всех частей TCP располагает их в нужном порядке и собирает в единое целое. Протокол IP
Для протокола TCP не имеет значения, какими путями информация путешествует по Интернету. Этим занимается протокол IP. Точно так же, как при перевозке отдельных пронумерованных бревен не важно, какой дорогой их везут. К каждой полученной порции информации протокол IP добавляет служебную информацию, из которой можно узнать адреса отправителя и получателя информации. Если следовать аналогии с почтой, то данные помещаются в конверт или пакет, на котором пишется адрес получателя. Далее протокол IP так же, как и обычная почта, обеспечивает доставку всех пакетов получателю. При этом скорость и пути прохождения разных конвертов могут быть различными. Интернет часто изображают в виде размытого облака. Вам не известны пути прохождения информации, но правильно оформленные IP - пакеты доходят до получателя.
Для передачи изображения документа можно воспользоваться факсом. Вы вставляете документ в факс-аппарат, набираете телефонный номер другого факс-аппарта и передаете документ. При этом вы можете даже не задумываться о том, как изображение документа передается по телефонным линиям. Вы просто пользуетесь протоколом высокого уровня: "вставить документ в факс-аппарат, набрать номер, нажать кнопку Старт на факс-аппарате". При этом вы воспользовались, по крайней мере, еще двумя уровнями протоколов: протоколом функционирования телефонной сети и протоколом передачи факсов.
Передача данных по сети включает в себя совокупность устройств связи, которые объединяются каналами передачи данных, коммутируются устройствами и обеспечивают между всеми конечными устройствами обмен сообщениями.
Между персональными компьютерами, к примеру, передача данных имеет нерегулярный характер и проводится согласно запросам людей, работающих за ПК. Устройства могут молчать на протяжении длительного времени, работая автономно (передача данных в это время не проводится), а потом послать куда-то сообщение или документ. При низкоскоростном телефонном канале файл этот будет передаваться на протяжении нескольких минут, и это часто вызывает раздражение у пользователей. Для устранения таких неудобств была разработана сеть, в которой применяется общий высокоскоростной кабель для всех устройств. Мы не будем затрагивать здесь технические подробности, а скажем лишь, что такую сеть можно представить в виде соединенных между собой компьютеров, каждый из которых следит за каналом. В случае передачи компьютеры распознают ее по адресу, и тот, которому она адресована, принимает информацию. При необходимости передачи конкретный абонент должен дождаться освобождения канала, а потом начать передачу. Если случается, что два пользователя одновременно пытаются занять линию, то после простоя на протяжении небольшого времени пробуют снова, пока один из них не опередит другого. Занявший общий канал компьютер можете использовать его на полной скорости и целиком. Это достаточно эффективный алгоритм работы, при котором передача данных быстра и надежна.
Как вы, наверное, уже догадались, тип этой сети носит название Ethernet. Применяются подобные типы коммуникаций на небольшой территории, к примеру, внутри одного здания. Так что это локальный вид связи. Сеть Ethernet стандартизирована на международном уровне и заняла почти весь мировой рынок в своем сегменте.
Radio-Ethernet разработан совсем недавно. Это новый стандарт, и у него два применения. Во-первых, он является беспроводной локальной сетью в стенах одного здания или на территории предприятия. Он решает проблему «ограниченной мобильности» в пределах организации - все сотрудники имеют качественный доступ к сети. Во-вторых, Radio-Ethernet позволяет разрешить проблему подключения к большой сети абонентов, при этом передача персональных данных проводится в обход проблемы последней мили.
Понятие «последняя миля» используется при определении возможности соединения между абонентом и самым близким к нему узлом в «большой сети». Расстояние это в реальности может составлять от нескольких метров до 20-30 километров.
Нецелесообразно к каждому абоненту доводить радиоканал «точка-точка», ведь в этом случае по технологическим причинам канал будет стоить дорого, а информация будет прокачиваться медленно. Так что намного эффективнее устроить канал «точка-много точек» и предоставить его в распоряжение нескольких абонентов. Эти абоненты могут использовать его в коллизионном режиме, наподобие локальной сети Ethernet. Решение это было придумано и разработано совсем недавно, и оно совместимо с обычным Ethernet-кабелем. Radio-Ethernet недавно получил стандарт международного комитета IEEE, и он обеспечивает техническую стабильность в оперативной работе.
Интернет (англ. Internet) – это глобальная (всемирная) сеть, множество независимых компьютерных сетей, соединенных между собой для обмена информацией по стандартным открытым протоколам передачи данных. Она используется для электронной связи и обмена информацией.
Передача данных в сети Интернет происходит посредством коммуникационных протоколов TCP / IP UDP / IP, определяют правила, по которым происходит общение между компьютерами разных типов.
Все услуги сети Интернет можно условно разделить на две категории: обмен информацией между абонентами сети и использование баз данных сети. Практически все услуги сети построены на принципе клиент-сервер. Соответственно, программное обеспечение сети также можно поделить на клиентское и серверное. При этом программное обеспечение сервера занимается предоставлением сетевых услуг, a клиентское программное обеспечение отвечает за передачу запросов серверу и получение ответов от него.
Интернет-портал
(от англ. Portal «главный вход; ворота») (или портал, информационный портал) – сайт, предоставляющий пользователю Интернета различные интерактивные сервисы (Интернет-сервисы), работающих в рамках единого сайта.
Также порталы функционируют как точки доступа к информации в Интернете или сайты, которые помогают пользователям в поиске нужной информации через Интернет. Такие порталы представляют информацию из разных источников или тем объединенным способом и также называют навигационными сайтами.
Все порталы выполняют функции поиска, а также, предоставляют Интернет-сервисы, например: электронная почта, лента новостей и т.д.
Идея работы портала – создание или представления критической (крупнейшей) массы Интернет-сервисов, которыми бы можно было привлечь к себе такое количество пользователей-посетителей, которая будет постоянно пополняться и увеличиваться.
История
Интенсивному развитию порталов способствует ряд программных продуктов (портальные решения), позволяющие объединить в единое пространство информацию из разных источников. Такие решения связаны, в частности, с:
– технологией единого входа (Single Sign On), когда пользователь переходит из одного раздела портала в другой без повторной авторизации;
– организацией передачи данных между разными приложениями, задействованными пользователем в ходе работы на портале;
и т.д.
Сайт, Веб-сайт (англ. Site, Web-site)
– совокупность веб-страниц, доступных в сети Интернет, которые объединены как по содержанию, так и навигационно. Физически сайт может размещаться как на одном, так и на нескольких серверах.
Сайтом также называют узел сети Интернет, компьютер, за которым закреплена уникальный IP-адрес, и вообще любой объект в Интернет, за которым закреплена адрес, который идентифицирует в сети (FTP-site, WWW-site т.п.). Набор связанных между собой информационных онлайновых ресурсов, предназначенных для просмотра через компьютерную сеть с помощью специальных программ – браузеров. Веб-узел может быть набором документов в электронном виде, онлайновой службой.
Динамическая веб-страница (англ. dynamic Web page)
– веб-страница, содержание которой может изменяться.
В первоначальном варианте гипертекстовая навигация происходила между «статическим» документами. Однако со временем к веб-страниц были добавлены интерактивности, и такие страницы стали называть динамическими. Наполнение (контент) такой веб-страницы может заменяться в зависимости от определенных условий и / или действий.
Существует два пути для создания динамических страниц:
– Использование скриптов, выполняющихся в браузере пользователя (англ. client-side scripting) для изменения содержимого страницы в зависимости от определенных действий пользователя. Для изменения не требуется полного перезагрузки страницы;
– Использование программ, выполняемых на сервере (англ. server-side scripting) для изменения наполнения страницы, передается браузеру пользователя. Информация может изменяться в зависимости от данных, отправленных в HTML форме, параметров в URL, типа браузера, даты или времени суток и других условий.
Результат использования любой техники может быть описано как динамическую веб-страницу.
Страницы, построенные по первому варианту обычно используют скриптовые языки используемые для Dynamic HTML (DHTML) – JavaScript или ActionScript. Для добавления видео, звуков и графических эффектов может быть использовано технологию Flash.
Начиная с 2005 года начала приобретать популярность технология AJAX, позволяющая доставлять информацию с сервера без перезагрузки страницы.
Страницы, построенные по второму варианту могут использовать такие скриптовые языки как PHP, Perl, ASP, JSP и другие.
Поисковая система
– онлайн-служба, которая предоставляет возможность поиска информации на сайтах в интернете, а также (возможно) в группах обсуждения и ftp-серверах.
Индексация в поисковых системах сайтов осуществляется поисковым роботом.
Основными критериями качества работы поисковой системы являются релевантность, полнота базы, учет морфологии языка.
Электронная почта
Электронная почта (англ. e-mail, или email, сокращение от electronic mail) – популярный сервис в интернете, что делает возможным обмен данными любого содержания (текстовые документы, аудио-видео файлы, архивы, программы).
Назначение и функции E-mail
Электронной почтой можно посылать не только текстовые сообщения, но и документы, графику, аудио-, видеофайлы, программы и т.д. Электронная почта очень полезна, если нет полноценного доступа (on-line) в Интернет. Через электронную почту можно получить услуги других сервисов сети.
Электронная почта – типичный сервис отложенного чтения (off-line). После отправки сообщения, как правило, в виде обычного текста, адресат получает его на свой компьютер через некоторый период времени, и знакомится с ним, когда ему будет удобно.
Электронная почта похожа на обычную почту, имея те же преимущества и недостатки. Обычное письмо состоит из конверта, на котором указан адрес получателя и стоят штампы почтовых отделений пути следования, и содержимого – собственно письма. Электронное письмо состоит из заголовков, содержащих служебную информацию (об авторе письма, получателя, пути следования письма), которые служат, условно говоря, конвертом, и собственно содержание самого письма. По аналогии с обычным письмом, соответствующим методом можно внести в письмо информацию какого-либо иного рода, например, фотографию и т.п. Как и обычном письме можно поставить свою подпись. Обычное письмо может не дойти до адресата или прийти с опозданием, – аналогично и электронное письмо. Обычное письмо довольно дешевый, а электронная почта – самый дешевый вид связи.
Итак, электронная почта повторяет достоинства (простоту, дешевизну, возможность пересылки нетекстовой информации, возможность подписать и зашифровать письмо) и недостатки (негарантированный время пересылки, возможность доступа для третьих лиц во время пересылки, неинтерактивность) обычной почты. Однако у них есть и существенные отличия. Стоимость пересылки обычной почты в значительной степени зависит от того, куда она должна быть доставлена, ее размера и типа. В электронной почты такой зависимости или нет, или она достаточно ощутимо. Электронное письмо можно шифровать и подписывать более надежнее и удобнее, чем письмо на бумаге – для последнего, собственно, вообще не существует общепринятых средств шифровки. Скорость доставки электронных писем гораздо выше, чем бумажных, и минимальное время прохождения несравнимо меньше.
Электронная почта – универсальный сервис: множество сетей во всем мире, построенных на совершенно разных принципах и протоколах, могут обмениваться электронными письмами с Internet, получая тем самым доступ к другим его ресурсов. Практически все сервисы Internet, которые используются как сервисы прямого доступа (on-line), имеют интерфейс к электронной почте. Так что пользователь, не имея доступа к информации, хранящейся в Internet в режиме on-line, может получать большую ее часть с помощью дешевой электронной почты.
Скорость доставки сообщений электронной почты зависит от того, каким образом она передается. Путь электронного письма между двумя машинами, непосредственно подключенными к Internet, занимает секунды, и при этом вероятность потери письма или его замены минимальна. С другой стороны, если пользователь использует для передачи данных технологии PTN (последовательной передачи файлов многими компьютерами по цепочке) и пересылаете письмо в какую-то экзотическую сеть, то письмо, во-первых, будет долго идти – дни или даже недели, во-вторых, будет больший шанс потеряться при обрыве связи во время передачи по цепочке, в-третьих, его могут подменить где-то на пути следования.
Функционирование электронной почты построена по принципу клиент-сервер, стандартном для большинства сетевых сервисов. Чтобы обмениваться корреспонденцией с почтовым сервером, нужно иметь специальную программу-клиент. Существует много различных программ-клиентов электронной почты, которые могут отличаться отдельными функциями, возможностями и интерфейсом, в том числе и такие, которые работают на сервере в режиме on-line). Однако общие функции в большинстве пакетов одинаковы. К ним можно отнести:
– подготовка текста;
– импорт файлов-приложений;
– отправка письма;
– просмотр и сохранение корреспонденции;
– уничтожения корреспонденции;
– подготовка ответа;
– комментирование и пересылка информации;
– экспорт файлов-приложений.
