Основные сведения о сети интернет. Общие сведения о глобальной сети Internet

Цель: ознакомиться со структурой и основными принципами работы всемирной сети Интернет, с базовыми протоколами Интернет и системой адресации.

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 сети объединяют 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.

5.пользователи.

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 после­ довательно 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 дополнительны­ ми заголовками, обеспечивающими информацией аналогичные уров­ ни 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 осуществ­ ляется протоколами верхнего уровня модели ISO / OSI . Независимо от внутренней конструкции каждого конкретного протокола верхнего уровня для них характерно наличие общих функций: инициализация связи, передача и прием данных, завершение обмена. Каждый прото­ кол имеет средства для идентификации любой рабочей станции сети по имени, сетевому адресу или по обоим этим атрибутам. Активиза­ ция обмена информацией между взаимодействующими узлами начи­ нается после идентификации узла адресата узлом, инициирующим обмен данными. Инициирующая станция устанавливает один из ме­ тодов организации обмена данными: метод дейтаграмм или метод сеансов связи. Протокол предоставляет средства для приема/переда­ чи сообщений адресатом и источником. При этом обычно накладыва­ ются ограничения на длину сообщений.

T CP / IP - технология межсетевого взаимодействия

Наиболее распространенным протоколом управления обменом данных является протокол TCP/IP. Главное отличие сети Internet от других сетей заключается именно в ее протоколах TCP/IP , охватыва­ ющих целое семейство протоколов взаимодействия между компью­ терами сети. TCP/IP - это технология межсетевого взаимодействия, технология Internet . Поэтому г лобальная сеть, объединяющая мно­ жество сетей с технологией TCP/IP , называется Internet .

Протокол TCP/IP - это семейство программно реализованных протоколов старшего уровня, не работающих с аппаратными пре­ рываниями. Технически протокол TCP/IP состоит из двух частей - IP и TCP .

Протокол IP ( Internet Protocol - межсетевой протокол) является главным протоколом семейства, он реализует распространение ин­ формации в IP -сети и выполняется на третьем (сетевом) уровне моде ли ISO / OSI . Протокол IP обеспечивает дейтаграммную доставку паке­ тов, его основная задача - маршрутизация пакетов. Он не отвечает за надежность доставки информации, за ее целостность, за сохране­ ние порядка потока пакетов. Сети, в которых используется протокол IP , называются IP -сетями. Они работают в основном по аналоговым каналам (т.е. для подключения компьютера к сети требуется IP -мо­ дем) и являются сетями с коммутацией пакетов. Пакет здесь называ­ ется дейтаграммой.

Высокоуровневый протокол TCP ( Transmission Control Protocol - протокол управления передачей) работает на транспортном уровне и частично - на сеансовом уровне. Это протокол с установлением ло­ гического соединения между отправителем и получателем. Он обес­ печивает сеансовую связь между двумя узлами с гарантированной доставкой информации, осуществляет контроль целостности переда­ ваемой информации, сохраняет порядок потока пакетов.

Для компьютеров протокол TCP/IP - это то же, что правила раз­ говора для людей. Он принят в качестве официального стандарта в сети Internet , т.е. сетевая технология TCP/IP де-факто стала техноло­ гией всемирной сети Интернет.

Ключевую часть протокола составляет схема маршрутизации паке­тов, основанная на уникальных адресах сети Internet . Каждая рабо­ чая станция, входящая в состав локальной или глобальной сети, име­ ет уникальный адрес, который включает две части, определяющие адрес сети и адрес станции внутри сети. Такая схема позволяет пере­давать сообщения как внутри данной сети, так и во внешние сети.

АДРЕСАЦИЯ В СЕТИ ИНТЕРНЕТ

Основные протоколы сети Интернет

Работа сети Internet основана на использовании семейств коммуникационных протоколов TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol ). TCP/IP используется для передачи данных как в глобальной сети Internet , так и во многих локальных сетях.

Название TCP/IP определяет семейство протоколов передачи данных сети. Протокол - это набор правил, которых должны придерживаться все компании, чтобы обеспечить совместимость производимого аппаратного и программного обеспечения. Эти правила гарантируют совместимость производимого аппаратного и программного обеспечения. Кроме того, TCP /IP – это гарантия того, что ваш персональный компьютер сможет связаться по сети Internet с любым компьютером в мире, также работающим с TCP/IP. При соблюдении определенных стандартов для функционирования всей системы не имеет значения, кто является производителем программного обеспечения или аппаратных средств. Идеология открытых систем предполагает использование стандартных аппаратных средств и программного обеспечения. TCP/IP - открытый протокол и вся специальная информация издана и может быть свободно использована.

Различный сервис, включаемый в TCP/IP, и функции этого семейства протоколов могут быть классифицированы по типу выполняемых задач. Упомянем лишь основные протоколы, так как общее их число насчитывает не один десяток:

·транспортные протоколы - управляют передачей данных между двумя машинами:

·TCP / IP (Transmission Control Protocol ),

·UDP (User Datagram Protocol );

·протоколы маршрутизации - обрабатывают адресацию данных, обеспечивают фактическую передачу данных и определяют наилучшие пути передвижения пакета:

· IP (Internet Protocol),

· ICMP (Internet Control Message Protocol),

· RIP (Routing Information Protocol)

· и другие;

·протоколы поддержки сетевого адреса - обрабатывают адресацию данных, обеспечивают идентификацию машины с уникальным номером и именем:

· DNS (Domain Name System),

· ARP (Address Resolution Protocol)

· и другие;

·протоколы прикладных сервисов - это программы, которые пользователь (или компьютер) использует для получения доступа к различным услугам:

·FTP (File Transfer Protocol ),

· TELNET ,

· HTTP (HyperText Transfer Protocol)

·NNTP (NetNewsTransfer Protocol)

·и другие

Сюда включается передача файлов между компьютерами, удаленный терминальный доступ к системе, передача гипермедийной информации и т.д.;

·шлюзовые протоколы помогают передавать по сети сообщения о маршругазации и информацию о состоянии сети, а так же обрабатывать данные для локальных сетей:

· EGP (Exterior Gateway Protocol),

· GGP (Gateway-to-Gateway Protocol),

· IGP (Interior Gateway Protocol);

·другие протоколы – используются для передачи сообщений электронной почты, при работе с каталогами и файлами удаленного компьютера и так далее:

· SMTP (Simple Mail Transfer Protocol),

·NFS (Network File System ).

IP -адресация

Теперь подробнее остановимся на понятии IP -адреса.

Каждый компьютер в Internet (включая любой ПК, когда он устанавливает сеансовое соединение с провайдером по телефонной линии) имеет уникальный адрес, называемый IP -адрес .

IP -адрес имеет длину 32 бита и состоит из четырех частей по 8 бит, именуемых в соответствии с сетевой терминологией октетами (octets ) . Это значит, что каждая часть IP-адреса может принимать значение в пределах от 0 до 255. Четыре части объединяют в запись, в которой каждое восьмибитовое значение отделяется точкой. Когда речь идет о сетевом адресе, то обычно имеется в виду IP -адрес.

Если бы использовались все 32 бита в IP -адресе, то получилось бы свыше четырех миллиардов возможных адресов - более чем достаточно для будущего расширения Internet . Однако некоторые комбинации битов зарезервированы для специальных целей, что уменьшает число потенциальных адресов. Кроме того, 8-битные четверки сгруппированы специальными способами в зависимости от типа сети, так что фактическое число адресов еще меньше.

С понятием IP -адреса тесно связано понятие хоста (host ) . Некоторые просто отождествляют понятие хоста с понятием компьютера, подключенного к Internet . В принципе, это так, но в общем случае под хостом понимается любое устройство, использующее протокол TCP/IP для общения с другим оборудованием. То есть кроме компьютеров, это могут быть специальные сетевые устройства - маршрутизаторы (routers ), концентраторы (habs ) и другие. Эти устройства так же обладают своими уникальными I Р-адресами,- как и компьютеры узлов сети пользователей.

ЛюбойIP -адрес состоит из двух частей: адреса сети (идентификатора сети, Network ID ) и адреса хоста (идентификатора хоста, Host ID ) в этой сети . Благодаря такой структуре IP -адреса компьютеров в разных сетях могут иметь одинаковые номера. Но так как адреса сетей различны, то эти компьютеры идентифицируются однозначно и не могут быть перепутаны друг с другом.

IP-адреса выделяются в зависимости от размеров организации и типа ее деятельности. Если это небольшая организация, то, скорее всего в ее сети немного компьютеров (и, следовательно, IP -адресов). Напротив, у большой корпорации могут быть тысячи (а то и больше) компьютеров, объединенных во множество соединенных между собой локальных сетей. Для обеспечения максимальной гибкости IP -адреса разделяются на классы: А, В и С. Еще существуют классы D и Е , но они используются для специфических служебных целей.

Итак, три класса IP -адресов позволяют распределять их в зависимости от размера сети организации. Поскольку 32 бита - допустимый полный размер IP -адреса, то классы разбивают четыре 8-битные части адреса на адрес сети и адрес хоста в зависимости от класса.

Адрес сети класса A определяется первым октетом IP -адреса (считается слева направо). Значение первого октета, находящееся в пределах 1-126, зарезервировано для гигантских транснациональных корпорации и крупнейших провайдеров. Таким образом, в классе А в мире может существовать всего лишь 126 крупных компаний, каждая из которых может содержать почти 17 миллионов компьютеров.

Класс B использует 2 первых октета в качестве адреса сети, значение первого октета может принимать значение в пределах 128-191. В каждой сети класса В может быть около 65 тысяч компьютеров, и такие сети имеют крупнейшие университеты и другие большие организации.

Соответственно, в классе C под адрес сети отводится уже три первых октета, а значение первого октета может быть в пределах 192-223. Это самые распространенные сети, их число может превышать более двух миллионов, а число компьютеров (хостов) в каждой сети - до 254. Следует отметить, что «разрывы» в допустимых значениях первого октета между классами сетей появляются из-за того, что один или несколько битов зарезервированы в начале IP -адреса для идентификации класса.

Если любой IP -адрес символически обозначить как набор октетов w .x .y .z , то структуру для сетей различных классов можно представить в таблице 1.

Всякий раз, когда посылается сообщение какому-либо хост-компьютеру в Internet , IP -адрес используется для указания адреса отправителя и получателя. Конечно, пользователям не придется самим запоминать все IP -адреса, так как для этого существует специальный сервис TCP/IP, называемый Domain Name System (Доменная система имен)

Таблица 1. Структура IP-адресов в сетях различных классов

Класс сети	Значение первого октета (W)	Октеты номера сети	Октеты номера хоста	Число возможных сетей	Число хостов в таких сетях
	1-126		x.y.z	128(2 7)	16777214(2 24)
	128-191	w.x	y.z	16384(2 14)	65536(2 16)
	192-223	w.x.y		2097151(2 21)	254(2 8)

Понятие маски подсети

Для того чтобы отделить идентификатор сети от идентификатора хоста, применяется специальное 32-битное число, называемое маской подсети (subnet mask ). Чисто внешне маска подсети представляет собой точно такой же набор из четырех октетов, разделенных между собой точками, как и любой IP -адрес. В таблице 2 приведены значения маски подсети для сетей класса A , B , C , используемые по умолчанию.

Таблица 2. Значение маски подсети (по умолчанию)

Класс сети	Значение маски в битах (двоичное представление)	Значение маски в десятичном виде
	11111111 00000000 00000000 00000000	255.0.0.0
	11111111 11111111 00000000 00000000	255.255.0,0
	11111111 11111111 1111111100000000	255,255.255.0

Маска применяется также для логического разделения больших IP -сетей на ряд подсетей меньшего масштаба. Представим, к примеру, что в Сибирском Федеральном Университете, обладающего сетью класса B , имеется 10 факультетов и в каждом из них установлено по 200 компьютеров (хостов). Применив маску подсети 255.255.0.0, эту сеть можно разделить на 254 отдельных подсетей с числом хостов до 254 в каждой.

Значения маски подсети, применяемые по умолчанию, не являются единственно возможными. К примеру, системный администратор конкретной IP -сети может использовать и другое значение маски подсети для выделения лишь некоторых бит в октете идентификатора хоста.

Как зарегистрировать IP -сеть своей организации?

На самом деле, конечные пользователи не имеют отношения к этой задаче, которая ложиться на плечи системного администратора данной организации. В свою очередь, в этом ему оказывают содействие провайдеры Internet , обычно беря на себя все регистрационные процедуры в соответствующей международной организации, называемой InterNIC (Network Information Center ). Например, Сибирский федеральный университет желает получить адрес электронной почты в Internet , содержащий строку sfu -kras .ru . Такой идентификатор, включающий название фирмы, позволяет отправителю электронной почты определить компанию адресата.

Чтобы получить один из этих уникальных идентификаторов, называемых доменным именем, компания или провайдер посылает запрос в орган, который контролирует подключение к Internet - InterNIC . Если InterNIC (или орган, уполномоченный им для такой регистрации в данной стране) утверждает имя компании, то оно добавляется в базу данных Internet . Доменные имена должны быть уникальны, чтобы предотвратить ошибки. Понятие домена и его роль в адресации сообщений, пересылаемых по Internet , будут рассмотрены ниже. Дополнительную информацию о работе InterNIC можно узнать, посетив в Internet страницу http://rs.internic.ru .

ДОМЕННАЯ СИСТЕМА ИМЕН

Доменные имена

Кроме IP-адресов, для идентификации конкретных хостов в Сети используется так называемое доменное имя хоста (Domain host name) . Так же, как и IP-адрес, это имя является уникальным для каждого компьютера (хоста) , подключенного к Internet, - только здесь вместо цифровых значений адреса применяются слова.

В данном случае понятие домена означает совокупность хостов Internet, объединенных по какому-то признаку (например, по территориальному, когда речь идет о домене государства).

Разумеется, использование доменного имени хоста было введено только для того, чтобы облегчить пользователям задачу запоминания имен нужных им компьютеров. Сами компьютеры, по понятным причинам, в таком сервисе не нуждаются и вполне обходятся IP -адресами. Но вы только представьте, что вместо таких звучных имен как, www . microsoft . com или www . ibm . com вам пришлось бы запоминать наборы цифр, - 207.46.19.190 или 129.42.60.216 соответственно.

Если говорить о правилах составления доменных имен, то здесь нет столь жестких ограничений по количеству составных частей имени и их значениям, как в случае IP -адресов. Например, если в ХТИ – Филиале СФУ существует хост с именем khti , входящий в домен республики Хакасия khakassia , а тот, в свою очередь входит в домен России ru , то доменное имя такого компьютера будет khti . khakassia . ru . В общем случае число составляющих доменного имени может быть различным и содержать от одной и более частей, например, rage . mp 3. apple . sda . org или www . ru .

Чаще всего доменное имя компании состоит из трех составляющих, первая часть - имя хоста, вторая - имя домена компании, и последняя - имя домена страны или имя одного из семи специальных доменов, обозначающих принадлежность хоста, организации определенного профиля деятельности (см. табл. 1). Так, если ваша компания называется «KomLinc », то чаще всего Web -сервер компании будет назван www .komlinc .ru (если это российская компания), или, к примеру, www .komlinc .com , если вы попросили провайдера зарегистрировать вас в основном международном домене коммерческих организаций.

Последняя часть доменного имени называется идентификатором домена верхнего уровня (например, . ru или . com ). Существует семь доменов верхнего уровня, установленных InterNIC .

Таблица 1. Международные домены верхнего уровня

Имя домена	Принадлежность хостов домена
ARPA	Пра-пра... бабушка Internet , сеть ARPANet (выходит из употребления)
СОМ	Коммерческие организации (фирмы, компании, банки и так далее)
GOV	Правительственные учреждения и организации
EDU	Образовательные учреждения
MIL	Военные учреждения
NET	«Сетевые» организации, управляющие Internet или входящие в его структуру
ORG	Организации, которые не относятся ни к одной из перечисленных категорий

Исторически сложилось так, что эти семь доменов верхнего уровня по умолчанию обозначают факт географического расположения (принадлежащего к ним) хоста на территории США. Поэтому международный комитет InterNIC наряду с вышеперечисленными доменами верхнего уровня допускает применение доменов (специальных сочетаний символов) для идентификации иных стран, в которой находится организация-владелец данного хоста.

Итак, домены верхнего уровня подразделяютсяна организационные (см. табл.1)и территориаль­ные. Имеются двухбуквенные обозначения для всех стран мира: . ru - для России (пока в ходу и домен . su , объединяющий хосты на территории республик бывшего СССР), .са - для Канады, . uk - для Великобритании и т.д. Они обычно используются вместо одного из семи идентификаторов, перечисленных выше в таблице 1.

Территориальные домены верхнего уровня:

. ru (Russia )- Россия;

Su (Soviet Union ) - страны бывшего СССР, ныне ряд государств СНГ;

Uk (United Kingdom ) - Великобритания;

Ua (Ukraine ) - Украина;

Bg (Bulgaria ) - Болгария;

Hu (Hungary ) - Венгрия;

De (Deutchland ) - Германия, и др.

C полным списком всех доменных имен государств можно познакомиться на различных серверах в Internet .

Не все компании за пределами США имеют идентификаторы страны. В какой-то мере использование идентификатора страны или одного из семи идентификаторов, принятых в США, зависит от того, когда проводилась регистрация доменного имени компании. Так, компаниям, которые достаточно давно подключились к Internet (когда число зарегистрированных организаций было сравнительно невелико), был дан трехбуквенный идентификатор. Некоторые корпорации, работающие за пределами США, но регистрирующие доменное имя через американскую компанию, сами выбирают, использовать ли им идентификатор страны пребывания. Сегодня в России можно получить доменный идентификатор . com , для чего следует оговорить этот вопрос со своим провайдером Internet .

Как работают серверы DNS

Теперь поговорим о том, каким образом доменные имена преобразуются в понятные для компьютера IP -адреса.

Занимается этим Domain Name System (DNS , Доменная система имен) сервис, обеспечиваемый TCP/IP, который помогает в адресации сообщений. Именно благодаря работе DNS вы можете не запоминать IP -адрес, а использовать намного более простой доменный адрес. Система DNS транслирует символическое доменное имя компьютера в IP -адрес, находя запись в распределенной базе данных (хранящейся на тысячах компьютерах), соответствующую этому доменному имени. Стоит также отметить, что серверы DNS в русскоязычной компьютерной литературе часто называют «серверами имен».

Серверы имен корневой зоны

Хотя в мире насчитываются тысячи серверов имен, во главе всей системы DNS стоят девять серверов, названных серверами корневой зоны ( root zone servers ) . Серверы корневой зоны получили имена a . root _ server . net , b . root _ server . net и так далее вплоть до i . root _ server . net . Первый из них - a . root _ server . net - выступает в роли первичного сервера имен Internet , управляемого из информационного центра InterNIC , который регистрирует все домены, входящие в несколько доменов высшего уровня. Остальные серверы имен по отношению к нему вторичны, однако все хранят копии одних и тех же файлов. Благодаря этому любой из серверов корневой зоны может заменять и подстраховывать остальные.

На этих компьютерах размещена информация о хост-компьютерах серверов имен, обслуживающих семь доменов высшего уровня: .com , .edu , .mil , .gov , .net , .org и специального.arpa (рис.1). Любой из этих девяти серверов несет так же файл высшего уровня, как.uk (Великобритания), .de (Германия), .jp (Япония) и так далее.

Рис. 1. Иерархическая структура имен доменов Internet

В файлах корневой зоны содержатся все имена хост-компьютеров и IP -адреса серверов имен для каждого поддомена, входящего в домен высшего уровня. Другими словами, каждый корневой сервер располагает информацией обо всех доменах высшего уровня, а так же знает имя хост-компьютера и IP -адрес, по меньшей мере, одного сервера имен, обслуживающего каждый из вторичных доменов, входящих в любой домен высшего уровня. Для доменов иностранных государств в базе данных хранятся сведения по серверам имен для каждой страны. Например, в неком домене company . com файлы корневой зоны для домена содержат данные о сервере имен для любого адреса, заканчивающегося на company . com .

Кроме серверов имен корневой зоны существуют локальные серверы имен , установленные в доменах более низкого уровня. Локальный сервер имен кэширует список хост-компьютеров, поиск которых он производил в последнее время. Это устраняет необходимость постоянно обращаться в систему DNS с запросами о часто используемых хост-компьютерах. Кроме того, локальные серверы имен являются итерционными , а серверы корневой зоны - рекурсивными . Это значит, что локальный сервер имен будет повторять процедуру запроса информации о других серверах имен до тех пор, пока не получит ответа.

Корневые же серверы Internet , находящиеся на вершине структуры DNS , напротив, лишь выдают указатели на домены следующего уровня. Добраться до конца цепочки и получить требуемый IP -адрес - задача локального сервера имен. Чтобы решить ее, он должен спуститься по иерархической структуре, последовательно запрашивая у локальных серверов имен указатели на ее низшие уровни.

Базой для организации сети Интернет явилась компьютерная сеть Министерства обороны США ARPANet (ARPA - Advanced Research Projects Agency), созданная в начале 70-х годов для связи компьютеров научных организаций, военных учреждений и предприятий оборонной промышленности. Сеть строилась при участии Пентагона как устойчивая к внешним воздействиям закрытая инфраструктура, способная выжить в условиях ядерного нападения, то есть огромное внимание уделялось ее надежности.

Со временем сеть утратила стратегическое значение; ее основными клиентами стали частные лица и негосударственные компьютерные сети. Само название Интернет («между сетей») показывает ее назначение: объединение отдельных локальных, региональных и глобальных сетей в единое информационное пространство. Интернет обеспечивает обмен информацией между всеми компьютерами, которые входят в состав сетей, подключенных к ней. Тип компьютера и операционная система значения не имеют.

Российскому Интернету положило начало создание в начале 1990 года на базе Курчатовского института атомной энергии компьютерной сети Relcom. Уже к концу 1990 года в сеть интегрировалось более 30 локальных сетей разных организаций, что позволило осуществить ее официальную регистрацию и подключение к мировой сети.

В настоящее время Интернет - это глобальная, межконтинентальная сеть; она объединяет десятки миллионов компьютеров и локальных сетей, а ее услугами по разным оценкам пользуются от 100 до 250 миллионов человек. Точная цифра неизвестна, поскольку сеть не имеет единого центра управления и не является чей-либо собственностью - в этом важное отличие Интернета от других компьютерных сетей.

В Интернете нет ни президента, ни главного инженера, никакого официального органа управления. Хотя президенты и прочие высшие официальные лица могут быть у сетей, входящих в Интернет. В целом же в Интернете нет единственной авторитарной фигуры.

Направление развития Интернет определяет «Общество Интернета» (ISOC - Internet Society). ISOC - это организация, действующая на общественных началах, целью которой является содействие глобальному информационному обмену через Интернет. Она назначает совет старейшин, который отвечает за техническое руководство и ориентацию Интернета.

Совет старейшин (IАВ - Internet Architecture Board или «Совет по архитектуре Интернета») представляет собой группу приглашенных лиц, которые добровольно изъявили принять участие в его работе. Совет регулярно собирается, чтобы утверждать стандарты и распределять ресурсы (например, адреса - точнее, сам IАВ присвоением адресов не занимается, он устанавливает правила присвоения адресов). Интернет работает благодаря наличию стандартных способов взаимодействия компьютеров и прикладных программ друг с другом. Наличие таких стандартов позволяет без проблем связывать между собой компьютеры производства разных фирм. IАВ несет ответственность за эти стандарты, решает, нужен ли тот или иной стандарт и каким он должен быть. Если возникает необходимость в каком-нибудь новом стандарте, IАВ рассматривает проблему, принимает этот стандарт и объявляет об этом по сети.

Пользователи Интернета могут высказывать свои мнения по организации Интернета на заседаниях инженерной комиссии IETF (Internet Engineering Task Force). IETF - еще один общественный орган; он собирается регулярно для обсуждения текущих технических и организационных проблем Интернета. Если возникает достаточно важная проблема, IETF формирует рабочую группу для дальнейшего ее изучения. Посещать заседания IETF и входить в состав рабочих групп может любой пользователь. Рабочие группы выполняют много различных функций - от выпуска документации и принятия решений о том, как сети должны взаимодействовать между собой в специфических ситуациях, до изменения значений битов в определенном стандарте. Рабочая группа обычно составляет доклад. Это может быть либо предоставляемая всем желающим документация с рекомендациями, которым следовать не обязательно, либо предложение, которое направляется в IАВ для принятия в качестве стандарта.

При работе в Интернете должны соблюдаться правовые нормы. Прежде всего, при отправке чего-либо, в том числе и битов, через государственную границу, следует руководствоваться законами, регулирующими экспорт, и в первую очередь, правовыми нормами, касающимися интеллектуальной собственности и лицензий.

Основу Интернета составляют высокоскоростные телекоммуникационные магистральные сети. К магистральной сети через точки сетевого доступа NAP (Network Access Point) подсоединяются автономные системы, каждая из которых уже имеет свое административное управление, свои внутренние протоколы маршрутизации. Примерами таких автономных систем могут служить сеть EUNet, охватывающая страны центральной Европы, сеть RUNet, объединяющая университеты России и т. п. Автономные сети формируют компании-провайдеры, предоставляющие услуги доступа в Интернет (например, компании-провайдеры Relcom, «Петерлинк», «Россия-Он-Лайн» и т. д.).

Основные ячейки Интернета - локальные вычислительные сети. Но существуют и локальные компьютеры, самостоятельно подключенные к Интернетe.

Компьютеры сетевые или локальные, непосредственно подключенные к Интернету, называются хост-компьютерами (host - хозяин).

Если некоторая локальная сеть подключена к Интернету, то и каждая рабочая станцияэтой сети также имеет выход в Интернет через хост-компьютер сети.

Каждый подключенный к Интернет компьютер имеет свой адрес, по которому его может найти абонент из любой точки света.

Важный параметр - скорость доступа к сети Интернет. Он определяется пропускной способностью каналов связи между автономными системами, внутри автономных систем, и абонентских каналов доступа к автономным системам. Для модемного доступа по коммутируемым телефонным каналам связи, который используют большинство индивидуальных пользователей персональных компьютеров, эта скорость невелика - от 19 Кбит/с до 56 Кбит/с; для доступа по выделенным телефонным линиям, характерного для небольших ЛВС, эта скорость находится в пределах от 64 Кбит/с до 2 Мбит/с, и лишь для солидных сетей, организующих взаимодействие через волоконно-оптические и спутниковые каналы связи, пропускная способность превышает 2 Мбит/с.

В дословном переводе на русский язык Интернет- это межсеть, т.е. это объединение сетей. Сейчас Интернет- это всемирная КС.

Интернет- это уникальная коллекция LAN, MAN, WAN, которые соединены вместе.

Основой сети Интернет является сеть ARPANET разработанная в 1969 году на средства Агентства Перспективных Разработок Министерства обороны США (DAPRA). Сеть ARPANET явилась результатом исследований по созданию КС, которые были бы достаточно прочными и смогли бы функционировать в военное время. Несмотря на то, что сеть ARPANET была создана на деньги военных, разрабатывалась в основном в университетах. Некоторые ее части были засекречены, но большая часть была открыта, т.к. максимальная возможность и легкость использования сети д.б. сделать ее стабильнее, надежнее, устойчивее, доступнее, полезнее.

Одной из первых стандартизированных служб была электронная почта, затем появился стандарт для пересылки файлов, а затем стандарт для групп новостей. Ни одна из этих служб не разрабатывалась для коммерческого или частного применения. Все это делалось людьми, заинтересованных в создании открытых стандартах, которыми мог бы пользоваться любой.

Основной группой, которая наблюдает за развитием Интернет, является общество любителей Интернет ISOC. ISOC следит за многими добровольными группами: группой архитекторов, инженерных сил, исследовательскими силами, группой управления числовым доступом к Интернет, комитетом помощи при стихийных бедствиях, Форум по действиям Интернет и др. Но в Интернет нет единственной авторитарной фигуры, высшие официальные лица м.б. у сетей, входящих в Интернет. Никто за Интернет в целом не платит. Каждый платит за свою часть.

Хост (Host)- узловой ПК, который выполняет централизованные функции поддержки этой сети, делает программы и файлы данных доступными для других ПК в Интернет.

Протокол- совокупность семантических и синтаксических правил и процедур, определяющих работу функциональных устройств в процессе связи.

Выделенный канал- канал связи, к которому постоянно подключены оконечные устройства обработки данных, не требует коммутации.

Коммутируемый канал- канал связи абонентов, к которому соединение осуществляется через телефонные каналы общего назначения набором номера абонента на телефонном номеронабирателя. При этом образуется временное соединение.

По настоящему днем рождения Интернет является 1983 год, когда произошли революционные изменения в ПО компьютерной связи. В 1983 году был стандартизирован протокол связи TCP/IP.

TCP/IP (Transmission Control Protocol over Internet Protocol)- протокол управления передачей над протоколом Интернет. Это общий протокол для всех ПК Интернет, Это ПО, которое позволяет отдельным частям Интернет работать вместе, образуя единую сеть. Протокол TCP/IP не зависит от аппаратного обеспечения и кабельного соединения сетей.

TCP/IP- это объединение двух стандартов (стек): TCP и IP, которые играют разные роли в процессе общения через Интернет. IP определяет низкоуровневый метод перемещения информации с одного ПК на другой, TCP предоставляет высокоуровневый метод определения наличия информации и проверки ее на корректность (I-книга, IP-страницы, а TCP- язык).

Задачи TCP:

1) Обеспечение гарантированного прохождения информации через Интернет без потерь данных;

2) Предотвращение случайного или несанкционированного намеренного искажения, изменения информации во время прохождения;

3) Повторная передача в случае приема ее в некорректном виде;

4) Предоставление методов для разделения длинных сообщений на более мелкие секции передачи их и последующее объединение в единое целое;

5) Обеспечение возможности расширенного общения между двумя абонентами одновременно с другими абонентами.

IP включает в себя:

1) Методы уникальной идентификации каждого ПК в Интернет таким образом, чтобы пользователи всегда могли определить, откуда пришла та или иная информация;

2) Методы определения наличия принятой информации;

3) Систему, делящую информацию на мелкие порции, которые могли бы перемещаться без помех через любые коммутаторы Интернет.

У каждого хост- компьютера имеется два адреса:

1) Дружественный ПК цифровой IP- адрес;

2) Дружественный пользователю доменный адрес DNS (Domain name system).

IP адрес состоит из 4-х чисел, разделенных точками. Каждое число имеет длину в 1 байт, т.е. принимает значение от1 до 255.

123 относится к сети высшей ступени, 89- непосредственно к соответствующему хост- ПК. Первые два числа являются адресом сети, а последние два числа- адресом хост-ПК внутри этой сети.

Систем доменных имен присваивает ПК буквенные имена, доменные имена, которые являются символьной формой записи адреса сетевого ПК. Например, чтобы узнать условия подключения к спутниковому телевидению НТВ+, можно попробовать связаться с сервером www/ntv/ru (ru в конце имени говорит о том, что сервер компании принадлежит российскому сектору Интернета).

Перевод доменных имен в связанные с ними IP- адреса осуществляют серверы службы имен доменов DNS.

Доменная система имен представляет собой метод назначения имен путем возложения на разные группы пользователей ответственность за подмножества имен. Каждый уровень в этой системе называется доменом. Домены отделяются один от другого точками. В имени м.б. любое количество доменов, но пяти встречается редко. Каждый последующий домен (если смотреть слева направо) больше предыдущего.

Изначально было шесть организационных доменов высшего уровня: коммерческие организации- сом, учебные заведения- edu, правительственные учреждения- gov, военные учреждения- mil, прочие организации-org, сетевые ресурсы- net.

Для того, чтобы зарубежные страны могли контролировать за именами находящихся в них систем, был создан двухбуквенный домен.

Базой для организации сети Интернет явилась компьютерная сеть министерства обороны США ARPA – Advanced Research Project Agency), созданная в начале 70-х

годов для связи компьютеров научных организаций, военных учреждений и предприятий оборонной промышленности. Сеть строилась, при участии Пентагона как устойчивая к внешним воздействиям закрытая инфраструктура, способная выжить в условиях ядерного нападения, ᴛ.ᴇ. огромное внимание уделялось ее надежности.

Со временем сеть утратила стратегическое значение, ее основными клиентами стали частные лица и негосударственные компьютерные сети. Само название Интернет (“между сетей”) показывает ее назначение: объединœение отдельных локальных и глобальных сетей в единое информационное пространство. Интернет обеспечивает обмен информацией между всœеми компьютерами, которые входят в состав сетей, подключенных к ней. Тип компьютера и операционная система значения не имеет.

Российскому Интернету положило начало создание в начале 1990 года на базе Курчатовского института атомной энергии компьютерной сети Relcom. Уже к концу 1990 года в сеть интегрировалось более 30 локальных сетей разных организаций, что позволило осуществить ее официальную регистрацию и подключение к мировой сети.

Сегодня Интернет - ϶ᴛᴏ глобальная, межконтинœентальная сеть. Она объединяет десятки миллионов компьютеров и локальных сетей, а ее услугам, по разным оценкам пользуются сотни миллионов человек. Точная цифра неизвестна, поскольку сеть не имеет единого центра управления и не является чьей-либо собственностью.

Основы Интернета составляют высокоскоростные телœекоммуникационные магистральные сети . К магистральной сети через точки сетевого доступа NAP

(Network Access Point) подсоединяются автономные системы , каждая из которых уже имеет свое административное управление, свои внутренние протоколы маршрутизации.

Основные ячейки Интернета – локальные вычислительные сети. Существуют и локальные компьютеры, самостоятельно подключенные к Интернету.

Компьютеры сетевые или локальные, непосредственно подключенные к Интернету, называются хост-компьютерами (host – хозяин).

В случае если некоторая локальная сеть подключена к Интернету, то каждая рабочая станция этой сети также имеет выход в Интернет через хост-компьютер сети.

Каждый подключенный к Интернету компьютер имеет свой адрес, по которому его может найти абонент из любой точки света.

Важный параметр – скорость доступа в сети Интернет. Он определяется пропускной способностью каналов связи между автономными системами, внутри

Автономных систем и абонентских каналов доступа к автономным системам. Для модемного доступа по телœефонным каналам связи, который используют большинство индивидуальных пользователœей персональных компьютеров, эта скорость невелика – от 19 до 50 Кбит/c для доступа по выделœенным телœефонных линий, характерного для небольших ЛВС, эта скорость находится в пределах от

64 Кбит/c до 2 Мбит/c, и лишь для сетей, организующих взаимодействие через волоконно-оптические и спутниковые каналы связи, пропускная способность превышает 2 Мбит/c.

Структура сети Интернет – типичная клиент-серверная, то есть имеются компьютеры, в основном получающие информацию из сети, “клиенты”, а есть компьютеры, снабжающие клиентов информацией, – “серверы” (естественно, серверы также получают информацию, точнее накапливают ее, но всœе же основная их функция – отдавать информацию).

1. Предмет, задачи и структура учебной дисциплины

Учебная дисциплина «Компьютерные сети и телекоммуникации» является нормативной и входит в цикл профессиональной и практической подготовки бакалавра.

Предмет дисциплины - теоретические и практические основы в области компьютерных сетей и телекоммуникаций.

Цель дисциплины - обеспечить знание теоретических и практических основ в организации и функционировании компьютерных сетей, умение применять в профессиональной деятельности распределенные данные, программы и ресурсы сетей.

Задача дисциплины:

• формирование знания теоретических и практических основ в области вычислительных сетей;
• научить подключать ПК к сетям, и работать в сетях;
• научить использовать аппаратные, программные и информационные ресурсы сетей;
• научить работать с сетевыми прикладными программами.

В результате изучения дисциплины студенты должны:

I. ЗНАТЬ:

• технологии и принципы построения компьютерных сетей;
• принципы функционирования и взаимодействия аппаратных и программных средств компьютерной техники;
• способы настройки ОС Mіcrosoft Wіndows для работы в сетях;
• сетевые прикладные программы;
• прикладные программы для создания Web-сайтов и Web-страниц;
• Украинские и международные поисковые средства в Internet;
• основные возможности электронного бизнеса и коммерции.

II. УМЕТЬ:

• использовать вычислительные системы и сети передачи данных в профессиональной деятельности;
• подключать ПК к сетям, и работать в сетях;
• работать с сетевыми прикладными программами;
• создавать и оформлять Web-страницы и Web-сайты.

III. БЫТЬ ОЗНАКОМЛЕННЫМИ:

• с основными тенденциями развития методов и технологий вычислительных сетей;
• с механизмами передачи данных по каналам связи;
• с возможными ресурсами локальных сетей
• с сервисом сети Internet.

Взаимосвязь с другими дисциплинами в процессе обучения

Преподавание дисциплины базируется на знаниях, полученных в объеме изучения дисциплины: "Информатика и компьютерная техника".

Система контроля качества обучения состоит из оценки знаний и умений студентов по результатам выполнения ими контрольной работы и практических работ, а также сдачи зачета.

Общий объем часов на изучение дисциплины составляет: 108 часов, из них 6 часов - лекции, 4 часа - практических занятий, 98 часов - самостоятельная работа студентов.

РАЗДЕЛ 1. Основные понятия компьютерных сетей

Тема 1.1. Среда и методы передачи данных в сетях ЭВМ

Основные понятия. История развития мереж ЭВМ. Типы и характеристики линий связи: кабельные каналы; радиоканалы. Высокоскоростные системы цифровой передачи: методы передачи на канальном уровне; основные методы коммуникаций.

Тема 1.2. Открытые системы и модель OSІ

Многоуровневый подход: декомпозиция задачи сетевого взаимодействия; протокол, интерфейс, стек протоколов. Модель OSІ: общая характеристика модели; семь уровней эталонной модели. Стандартизация сетей: понятие «открытая система»; модульность и стандартизация; стандартные стеки коммуникационных протоколов.

РАЗДЕЛ 2. Локальные вычислительные сети (ЛВС)

Тема 2.1. Основы локальных вычислительных сетей

Классификация сетей. Основные понятия локальных сетей. Организация взаимодействия устройств в сети: одноранговые сети; сети с выделенным сервером; технологии общего использования сетевых ресурсов. Сетевые топологии.

Тема 2.2. Базовые технологии локальных сетей

Методы доступа и протоколы передачи в ЛВС. Стандарты в области локальных сетей института ІEEE 802.x. Базовые технологии (архитектуры) локальных сетей: Ethernet; Token Rіng; Arcnet; FDDІ. Сравнение технологий и выбор конфигурации сети.

Тема 2.3. Основные программные и аппаратные компоненты ЛВС

Многоуровневая модель сети: компьютеры; коммуникационное оборудование; операционные системы; сетевые приложения. Аппаратные средства сетей: серверы; рабочие станции; сетевые карты; сетевое оборудование ЛВС; кабели. Программные компоненты: сетевые операционные системы; сетевые приложения. Подключение ПК к локальной сети. Настройка сетевых компонентов ЛВС.

РАЗДЕЛ 3. Глобальные сети и технологии глобальных сетей

Тема 3.1. Глобальные сети с коммутацией каналов

Основные понятия и определение. Аналоговые телефонные сети и их использование для передачи данных. Аналоговые коммутируемые и выделенные линии. Технология xDSL. Цифровые сети с интегральными услугами ІSDN. Интерфейсы ІSDN. Пользовательское оборудование ІSDN. Адресация в сетях ІSDN. Стек протоколов. Передача данных по ІSDN.

Тема 3.2. Глобальные сети с коммутацией пакетов

Архитектура и терминология. Подключение к выделенным и коммутируемым каналам. Сети X.25. Назначение и структура сетей, адресация в сетях X.25. Стек протоколов сети X.25. Сети Frame relay (ретрансляция кадров). Назначение и общая характеристика. Стек протоколов. Использование сетей Frame relay. Технологии АТМ (коммутации ячеек). Основные принципы технологии АТМ. Адресация. Стек протоколов. Соединение ATM. Качество обслуживания в ATM.

Тема 3.3. Глобальная сеть Іnternet

Основные сведения про Іnternet. История развития Іnternet. Структура и основные принципы работы сети Іnternet. Способы доступа к Іnternet. Методы и средства удаленного доступа. Адресация в Іnternet: ІP - адреса; доменная система имен DNS. Возможности, которые предоставляются сетью Іnternet. Услуги Іnternet. Методы защиты информации в сетях.

РАЗДЕЛ 4. Сетевые приложения Іnternet

Тема 4.1. Браузеры - программы просмотра

Понятие браузера. Приложение Іnternet Explorer. Установка и настройка Іnternet Explorer. Методы подключение к Іnternet. Поиск информации. Работа с Web-страницами.

Тема 4.2. Почтовые программы

Принципы работы электронной почты. Почтовые системы на основе WWW. Электронные адреса. Приложение Outlook Express. Настройка Outlook Express. Работа с сообщениями.

РАЗДЕЛ 5. Web - сайты и Web-страницы

Тема 5.1.Методы создания страниц и сайтов

Что такое Web-сайт? Что такое Web-страница? Язык HTML. Средства разработки сайтов и страниц.

Тема 5.2. Прикладная программа FrontPage 2002

Знакомство с программой FrontPage 2002. Окно приложения. Меню и панели инструментов. Режимы просмотра. Панель представлений. Использование области задач. Строка состояния. Установка и настройка FrontPage.

Тема 5.3. Создание Web-страниц

Создание и форматирование таблиц. Ввод и форматирование текста. Добавление и изменение гиперссылок и закладок. Добавление и редактирование графических объектов. Вставка и редактирование рисунков. Элементы мультимедиа и Web-компоненты.

Тема 5.4. Разработка Web-сайтов

Способы разработки Web-сайтов и размещение их на хостинге. Создание Web-узла с помощью мастера. Создание Web-сайта с помощью шаблона. Создание пустого Web-узла. Администрирование и опубликование Web-сайта.

РАЗДЕЛ 6. Работа в сети Internet

Тема 6.1. Электронный бизнес и e-commerce в Internet

Что такое электронный бизнес и коммерция? Методы ведения бизнеса и коммерции в Internet. Телеработа или удаленная работа. Маркетинг и реклама в Internet. Основные платежные системы в Internet.

Тема 6.2. Ресурсы Internet для бизнеса и коммерции. Обзор ресурсов Internet. Поисковые системы. Каталог ресурсов.

Используемые источники информации:

1. Бройдо В.Л. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации: Учебник для вузов. 2-е изд. - СПб.: Питер, 2006 - 703 с.
2. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Учебник для вузов. 2-е изд. / В.Г. Олифер, Н.А. Олифер –СПб. Питер, 2004. – 864 с.: ил.
3. Мур М. и др. Телекоммуникации. Руководство для начинающих. / Авторы: Мур М., Притск Т., Риггс К., Сауфвик П. - СПб.: БХВ - Петербург, 2005. - 624 с.
4. Пятибратов А.П. и др. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации. М. 1998.
5. Андреев А.Г. и др. Microsoft Windows 2000 Professional. Русская версия / Под общ. ред. А.Н. Чекмарева и Д.Б. Вишнякова. – СПб.: БХВ - Петербург, 2002. – 752 с.: ил.
6. Денисова А., Вихарев И., Белов А., Наумов Г. Интернет. Самоучитель. 2-е изд. – Питер. 2004.
7. Хестер Н. Frontpage 2002 для Windows: Пер. С англ. - М.: ДМК Пресс, 2002. – 448с.:ил.
8. Глушаков С.В., Ломотько Д.В., Сурядный А.С. Работа в сети Internet/ 2-е изд., доп. и перераб./ Худож.- оформитель А.С. Юхтман. – Харьков: Фолио, 2003.-399 с. – (Учебный курс)
9. В. Холмогоров Компьютерная сеть своими руками. Самоучитель. Спб.: Питер. 2004. - 171 с.
10. М.В. Макарова. Електронна комерція. Посібник. Київ. Видавничий центр "Академія". 2002. - 269 с.