Інтернет

Література

План лекції

Лекція №14. Глобальна мережа Інтернет

1. Інтернет

2. Стек протоколів TCP/IP

3. Адресація в мережах TCP/IP

4. Система доменних імен DNS

1. Антонов В. М. Сучасні комп’ютерні мережі / Валерій Миколайович Антонов. – К. : МК-Прес, 2005. – 480 с.

2. Бройдо В. Л. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации: учебное пособие для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности "Прикладная информатика" и "Информационные системы в экономике" / В. Л. Бройдо, О. П. Ильина. – 3-е изд. – Москва [и др.]: Питер, 2008. – 765 с.: ил., табл.; 24 см.

3. Валецька Т. М. Комп'ютерні мережі. Апаратні засоби: навч. посіб. для студ. вищ. навч. закл. / Тетяна Михайлівна Валецька. – К. : Центр навчальної літератури, 2004. – 208 с.

4. Гук М. Аппаратные средства локальных сетей. Энциклопедия : [Наиболее полн. и подроб. рук.] / Михаил Гук. – СПб. : Питер, 2000.– 572 с.

5. Жуков І. А. Комп’ютерні мережі та технології: навч. посіб. для студ. вищих навч. закл. / Жуков І. А., Гуменюк В. О., Альтман І. Є.. – К. : НАУ, 2004. – 276 с. – (Комп'ютерні технології).

6. Компьютеры, сети, Интернет: Энциклопедия: Наиболее полн. и подроб. рук. / Ю. Новиков, Д. Новиков, А. Черепанов, В. Чуркин; Под общ. ред. Ю. Новикова. – 2. изд. – М. [ и др.]: Питер, 2003 (СПб.: ГПП Печ. Двор им. А.М. Горького). – 831 с.: ил.; 24 см.

7. Новиков Ю. В. Локальные сети: Архитектура, алгоритмы, проектирование / Новиков Ю. В., Кондратенко С. В. – М.: ЭКОМ, 2002. – 311 с.: ил.; 23 см. – (Современные компьютерные технологии).

8. Оглтри Т. В. Модернизация и ремонт сетей / Терри Оглтри ; [пер. с англ. И. В. Берштейна и др.]. – 4-е изд. – М. [и др.]: Вильямс, 2005 (ГПП Печ. Двор). – 1321 с.: ил.; 24 см. – (Библиотека Скотта Мюллера).

9. Олифер В. Г. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы [Текст]: учебное пособие для студентов вузов, обучающихся по направлению "Информатика и вычислительная техника" и по специальностям "Вычислительные машины, комплексы, системы и сети", "Автоматизированные машины, комплексы, системы и сети", "Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем" / В. Олифер, Н. Олифер. – 4-е изд. – Москва [и др.]: Питер, 2010. – 943 с.: ил.; 24 см. – (Учебник для вузов).

10. Олифер В. Г. Новые технологии и оборудование IP-сетей / Виктор Олифер, Наталья Олифер. – СПб. и др.: BHV, 2000. – 512 с.: ил., табл.; 24 см. – (Мастер) (Современные сетевые технологии).

11. Таненбаум Э. Компьютерные сети / Э. Таненбаум ; [пер. с англ. В. Шрага]. – 4-е изд. – М. [и др.]: Питер, 2005. – 991 с.: ил., табл.; 24 см. – (Классика computer science).

12. Ретана А. Принципы проектирования корпоративных IP-сетей: Основополагающие принципы построения масштабируемых IP-сетей: Экзамен на получение квалификации сертифиц. специалиста по межсетевому обмену CISCO / Альваро Ретана, Дон Слайс, Расс Уайт; [Пер. с англ. и ред. А.В. Журавлева]. – М. [и др.]: Вильямс, 2002. – 367 с.: ил.; 24 см. – (Сертифицированный специалист по межсетевому обмену CISCO).

13. Руководство по технологиям объединенных сетей: [настол. справ. специалиста по сетевым технологиям] / Cisco Systems, Inc. ; [пер. с англ. и ред. А.Н. Крикуна]. – 4-е изд. – М. [и др.]: Вильямс, 2005 (СПб.: ГПП Печ. Двор). – 1033 с.: ил., табл.; 24 см.

14. Уилсон Э. Мониторинг и анализ сетей. Методы выявления неисправностей / Эд Уилсон; [Пер. с англ.]

Інтернет – це найбільша у світі мережа, що не має єдиного центру управління, але працює за єдиними правилами і надає своїм користувачам єдиний набір послуг. Інтернет можна розглядати як “мережу мереж”, кожна з яких управляється незалежним оператором – постачальником послуг інтернет (ISP, Internet Service Provider).

З точки зору користувачів, інтернет є набором інформаційних ресурсів, розосереджених по різних мережах, включаючи ISP-сети, корпоративні мережі, мережі і окремі комп’ютери домашніх користувачів. Кожен окремий комп’ютер в даній мережі називається хостом (від англ. host).

Сьогоднішній інтернет зобов’язаний своїй появі об’єднаній мережі ARPANET, яка починалася як скромний експеримент у новій тоді технології комутації пакетів (табл. 4.1). Мережа ARPANET була розгорнута в 1969 р. і складалася спочатку з чотирьох вузлів з комутацією пакетів, використовуваних для взаємодії невеликої кількості хостів і терміналів. Перші лінії зв’язка, що сполучали вузли, працювали на швидкості всього 50 Кбіт/с. Мережа ARPANET фінансувалася управлінням перспективного планерування науково-дослідних робіт ARPA (Advanced Research Projects Agency) міністерства оборони США і призначалася для вивчення технології і протоколів комутації пакетів, які могли б використовуватися для кооперативних розподілених обчислень.

Таблиця 14.1 Хронологія розвитку інтернет (з 1966 по 2000 р.)

У 2000 р. нараховувалося близько 327 млн користувачів, з них тільки в США чисельність перевищувала 100 млн чоловік.

У 2004 р. інтернет нараховував 700 млн користувачів, і найближчим часом їхня кількість зросте до 1 млрд. Кількість сайтів, що складало в 1993 р. 26 тис., сьогодні перевищує 5 млн.

Станом на 5 січня 2011 р. кількість інтернет-користувачів у світі сягнула 2 млрд.

На рис. 14.1 наведено графік, що показує динаміку зростання кількості хостів (формально зареєстрованих – верхня крива, активно діючих – нижня крива).

Рис. 14.1. Динаміка зростання кількість хостів в інтернет [www.netcraft.com]

Централізоване управління в такій глобальній мережі неможливе, оскільки, по-перше, дана мережа є транснаціональною і, по-друге, через історичні передумови її формування.

Проте в інтернеті можуть виявлятися опосередковані форми централізації у формі єдиної технічної політики, погодженому наборі технічних стандартів, призначенні імен і адрес комп’ютерів і мереж, що входять в інтернет. Тобто інтернет є децентралізованою мережею і має переваги та недоліки.

Переваги: легкість нарощування інтернет шляхом укладення договору між двома ISP.

Недоліки:

– складність модернізації технологій і послуг інтернет, оскільки потрібні погоджені зусилля всіх постачальників послуг;

– невисока надійність інтернет-послуг;

– відповідальність за працездатність окремих сегментів цієї мережі покладається на постачальників інтернет-послуг.

Типи постачальників інтернет-послуг:

– просто постачальник інтернет-послуг виконує транспортну функцію для кінцевих користувачів – передачу їх трафіку в мережі інших постачальників послуг інтернет;

– постачальник інтернет-контента має власні інформаційно-довідкові ресурси, надаючи їх вміст у вигляді Web-сайтів;

– постачальник послуг хостингу надає свої приміщення, канали зв’язку і сервери для розміщення зовнішнього контента;

– постачальник послуг з доставки контента займається лише доставкою контенту в багаточисельні точки доступу з метою підвищення швидкості доступу користувачів до інформації;

– постачальник послуг з підтримки додатків надає клієнтам доступ до крупних універсальних програмних продуктів;

– постачальник білінгових послуг забезпечує оплату рахунків по інтернет.

Отже, інтернет є дуже складною мережею і, відповідно, таким же складним є завдання організації взаємодії між пристроями мережі. Для вирішення таких завдань використовується декомпозиція, тобто розбиття складного завдання на декілька простіших завдань-модулів. Одній з концепцій, що реалізовують декомпозицію, є багаторівневий підхід. Такий підхід дає можливість проводити розробку, тестування і модифікацію кожного окремого рівня незалежно від інших рівнів. Ієрархічна декомпозиція дозволяє, переміщаючись у напрямі від нижчих до вищих рівнів, переходити до простішого представлення вирішуваного завдання.

Специфіка багаторівневого представлення мережної взаємодії полягає в тому, що в процесі обміну повідомленнями беру участь, як мінімум, дві сторони, для яких необхідно забезпечити погоджену роботу двох ієрархій апаратно-програмних засобів. Кожен з рівнів повинен підтримувати інтерфейс з рівнями власної ієрархії засобів, що вище, і пролягають нижче, і інтерфейс із засобами взаємодії іншої сторони на тому ж рівні ієрархії. Даний тип інтерфейсу називається протоколом.

Ієрархічно організований набір протоколів, достатній для організації взаємодії вузлів у мережі, називається стеком протоколів.

На початку 1980-х рр. міжнародні організації зі стандартизації ISO (International Organization for Standardization), ITU (International Telecommunications Union) та інші розробили стандартну модель взаємодії відкритих систем OSI (Open System Interconnection). Призначення даної моделі полягає в узагальненому представленні засобів мережної взаємодії. Її також можна розглядати як універсальну мову мережних фахівців (довідковій моделі).

Оскільки мережа – це з’єднання різнорідного устаткування, актуальною є проблема сумісності, що у свою чергу, вимагає узгодження всіма виробниками загальноприйнятих стандартів. Відкритою є система, побудована відповідно до відкритих специфікацій.

Специфікація є формалізованим описом апаратних (програмних) компонентів, способів їх функціонування, взаємодії з іншими компонентами, умов експлуатації, особливих характеристик. Під відкритими специфікаціями розуміються опубліковані, загальнодоступні специфікації, відповідні стандартам і прийняті в результаті досягнення згоди після обговорення всіма зацікавленими сторонами. Використання відкритих специфікацій при розробці систем дозволяє третім сторонам розробляти для цих систем апаратно-програмні засоби розширення і модифікації, а також створювати програмно-апаратні комплекси з продуктів різних виробників.

Якщо дві мережі побудовано з дотриманням принципів відкритості, це дає таків переваги:

– можливість побудови мережі з апаратних і програмних засобів різних виробників, що дотримуються стандарту;

– безболісна заміна окремих компонентів мережі іншими, досконалішими;

– легкість сполучення однієї мережі з іншою.

У рамках моделі OSI засобу взаємодії діляться на сім рівнів: прикладний, вистави, сеансовий, транспортний, мережний, канальний і фізичний. У розпорядження програмістів надається прикладний програмний інтерфейс, що дозволяє поводитися із запитами до самого верхнього рівня, а саме – рівню додатків.

Мережа інтернет будувалася в повній відповідності з принципами відкритих систем. У розробці стандартів цієї мережі брали участь тисячі фахівців-користувачів мережі з вузів, наукових організацій і компаній. Результат роботи зі стандартизації втілюється в документах RFC.

RFC (англ. Request for Comments) – документ із серії пронумерованих інформаційних документів інтернет, що містять технічні специфікації і стандарти, широко вживані в Усесвітній мережі. У даний час первинною публікацією документів RFC займається IETF під егідою відкритої організації суспільство інтернет (ISOC). Правами на RFC володіє саме суспільство інтернет. Формат RFC з’явився в 1969 р. при обговоренні проекту ARPANET. Перші RFC поширювалися в друкарському вигляді на папері у вигляді звичайних листів, але вже з грудня 1969 р., коли запрацювали перші сегменти ARPANET, документи почали поширюватися в електронному вигляді. У табл. 4.2 наведено деякі з найбільш відомих документів RFC.

Таблиця 14.2

Приклади популярних RFC-документів

Основним організаційним підрозділом, що координує роботу зі стандартизації інтернет, є ISOC (Internet Society), об’єднуючі понад 100 тис. учасників, які займаються різними аспектами розвитку даної мережі. ISOC займається роботою IAB (Internet Architecture Board), що включає дві групи:

– IRTF (Internet Research Task Force);

– координує довгострокові дослідницькі проекти, що відносяться до TCP/IP;

– IETF (Internet Engineering Task Force);

– інженерна група, що визначає специфікації для подальших стандартів інтернет.

Розробкою стандартів для Web-мережі, починаючи з 1994 р., займається Консорціум W3C (World Wide Web Consortium), заснований і до цих пір очолюваний Тімом Бернерсом-Лі.

Консорціум W3C – організація, яка розробляє і впроваджує технологічні стандарти для інтернет і WWW. Місія W3C формулюється таким чином: “Повністю розкрити потенціал Усесвітньої павутини шляхом створення протоколів і принципів, що гарантують довгостроковий розвиток мережі”. Дві інші найважливіші завдання Консорціуму – забезпечити повну “інтернаціоналізацію Мережі” і зробити її доступною для людей з обмеженими можливостями.

W3C розробляє для WWW єдині принципи і стандарти – “Рекомендації”, які потім упроваджуються розробниками програм і устаткування. Завдяки Рекомендаціям досягається сумісність між програмними продуктами і устаткуванням різних компаній, що робить мережу WWW досконалішою, універсальною і зручною у використанні.

Усі Рекомендації W3C відкриті, тобто, не захищені патентами і можуть упроваджуватися будь-якою людиною без яких-небудь фінансових відрахувань Консорціуму.

Для зручності користувачів Консорціумом створено спеціальні програми-валідатори (від англ. Online Validation Service), які доступні по мережі і можуть за декілька секунд перевірити документи на відповідність популярним Рекомендаціям W3C. Консорціумом також створено багато інших утиліт для полегшення роботи Web-майстрів і програмістів. Більшість утиліт – це програми з відкритим вихідним кодом, всі вони безкоштовні. Останнім часом, покоряючись світовим тенденціям, Консорціум, у цілому, значно більше уваги приділяє проектам з відкритим вихідним кодом.

Перш ніж перейти до опису структури, принципів роботи і основних протоколів мережі, розглянемо основний стек протоколів мережі інтернет – стек TCP/IP.