Лекция 1. Устройство Интернет.

Основные определения.

Линии связи

Так же, как почта может доставляться разными способами, в Интернете существуют разные виды линий связи.

Линии связи очень влияют на работу сети. От них зависит эффективность работы сети, скорость передачи информации (как почта - самолетом или поездом).

Типы линий связи:

• Выделенные линии – витая пара, оптоволокно, ATM
• Беспроводные линии – WiFi, радиорелей.
• Линии, не предназначенные для передачи данных – телефонная. Модемы, dsl

Пропускная способность любой линии связи измеряется в количестве битов данных, передаваемых в секунду (bit - это сокращение от словосочетания binary digit - "двоичная цифра". Это минимальная единица информации, используемая компьютером, она может принимать только 2 значения: 0 и 1.). Сейчас в локальных сетях на базе Ethernet/Fast Ethernet (Ethernet, разработанная в 1973 году Бобом Меткалфом (Bob Metcalfe), в наши дни является, вероятно, доминирующей сетевой технологией в Интернете) скорость передачи данных достигает 10/100 миллионов бит в секунду (или 100 Мбит/с), а в сетях на базе новой технологии Gigabit Ethernet скорости достигают 1000 Мбит/с

Оптоволоконная технология существенно выделяется среди других способов передачи информации рядом преимуществ. Главным преимуществом является колоссальная пропускная способность оптоволоконных линий связи. Гигабитный Ethernet только появляется, а локальные оптоволоконные сети уже сейчас могут работать на больших скоростях. Следует также учесть, что в традиционных кабельных линиях связи увеличение скорости передачи данных (зависящей от рабочей частоты) приводит к увеличению потерь. Одномодовые оптоволоконные линии свободны от этой досадной закономерности.

Другими, не менее важными достоинствами оптоволоконных линий связи являются:

• устойчивость к электромагнитным воздействиям;
• отсутствие излучения у оптоволоконного кабеля;
• привлекательные массово-габаритные параметры;
• защищенность от несанкционированного доступа.

Телефонные линии обеспечивают достаточно хорошее качество передачи данных на большие расстояния и предоставляют возможность выбора скоростей передачи. Модем на обычных телефонных линиях, предназначенных для передачи голоса, позволяет передавать данные со скоростью до 56000 бит/с, или 56Кбит/с.

Бод (Bod)

Единица измерения скорости передачи информации. Грубо говоря, 1 бод=1 бит в секунду. Если ваш модем имеет скорость 33600 бод, то вы можете получать примерно 3,3 килобайта в секунду полезной для вас информации.

Для тех, кто знает, что 1 байт = 8 бит здесь концы с концами не сходятся. Недостающие 2 бита - это служебная информация, с помощью ее договариваются модемы и компьютеры

Типы доступа к Интернет:

• Непосредственный доступ
• Доступ «по вызову» (Dial-up Access, Dial-up)

Протоколы

Протокол

набор правил, в соответствии с которыми происходит передача информации по сети.

Для того чтобы компьютеры разных моделей, работающие под управлением различных программ, могли общаться друг с другом в Интернете, надо было разработать единый для всех язык. Точнее, набор языков, каждый из которых служит определенной цели. Эти языки называются протоколами. Компьютер в Интернет может владеть многими протоколами. Протоколы воспринимаются посредством портов. Порты можно сравнить с нашими органами чувств. У нас есть глаза - они воспринимают свет, т. е. язык электромагнитных волн, уши - они воспринимают язык механических колебаний, язык - он воспринимает язык вкусов, нос воспринимает язык запахов. Так и каждый порт на компьютере воспринимает определенный протокол, т. е. язык. У компьютера в Сети есть адрес и много портов.

Каждый порт обслуживается отдельной программой – программа-сервер. Для обращения к серверу нужна программа-клиент.

Есть еще огромное количество различных протоколов и портов. Их для простоты можно называть сервисами, а компьютеры, которые ожидают, что к ним придут запросы на используемых протоколах, - серверами. Компьютеры же, которые обращаются к серверам, называются клиентами. Компьютер может быть одновременно и сервером и клиентом, а может выполнять только одну какую-либо функцию.

Сервер

это компьютер или программа, предоставляющие некоторые услуги другим компьютерам или программам. На одном компьютере могут одновременно функционировать несколько разных серверов.

Пример: web-сервер.

Клиент

это компьютер или программа, использующая ресурсы сервера. Как и в случае сервера, на одном компьютере одновременно могут работать (и обычно работают) несколько клиентов.

Пример: браузер.

Когда вы пишете в своем браузере 'http://www.yandex.ru', это означает, что вы хотели бы пообщаться с компьютером 'www.yandex.ru', используя протокол (язык) 'http'. Общепринято, что по протоколу 'http' общаются по порту '80'. И ваш браузер (программа-клиент), и программа, которая обслуживает порт 80 (программа-сервер), умеют говорить на протоколе 'http'.

Семейство протоколов TCP/IP

В 1972 году группа разработчиков под руководством Винтона Серфа, которого сейчас называют “отцом Интернета”, создала семейство (стек) протоколовTCP/IP – Transmission Control Protocol/Internet Protocol (Протокол управления передачей/Протокол Интернета), ставшее основой сети Интернет.

Семейство протоколов TCP/IP разделяют на четыре уровня. Каждый уровень выполняет свою задачу.

Структура семейства протоколов TCP/IP

Работая в сети, мы имеем дело с протоколами прикладного уровня:

Протокол HTTP (Hypertext Transfer Protocol – Протокол передачи гипертекста) является протоколом самого верхнего уровня - уровня приложения. Он был разработан для эффективной передачи по Интернету Web-страниц, т.е. является основой системы Word Wide Web.

Протокол FTP (File Transfer Protocol – Протокол передачи файлов) определяет правила передачи файлов с одного компьютера на другой и предоставляет возможность абоненту обмениваться двоичными и текстовыми файлами с любым компьютером сети.

Telnet – с помощью этого протокола можно подключиться к удаленному компьютеру (если знать имя пользователя и пароль) и производить действия над его файлами и приложениями точно так же, как на своем собственном компьютере.

WAP (Wireless Application Protocol) был разработан в 1997 году группой компаний Ericsson, Motorola, Nokia и Phone.com для того, чтобы предоставить доступ к службам Интернета пользователям беспроводных устройств – таких как мобильные телефоны, пейджеры, электронные органайзеры и других, использующих различные стандарты связи.

SMTP, POP3, IMAP - протоколы, по которым работает е-mail.

Протоколы верхнего уровня используют TCP.

Телефонная линия - коммутация каналов. (Когда звоним, занимаем линию)

Пакетная коммутация: - почтовое ведомство. Вся пересылаемая информация разбивается на так называемые пакеты (как письмо в конверте). Каждому пакету присваивается адрес получателя (как адрес на письме). Пакеты от разных отправителей последовательно друг за другом могут передаваться по одному каналу связи, достигая нужного адресата. Таким образом, несколько систем могут работать одновременно, используя один канал связи. (Если хотим отправить одно письмо, для этого не нужно специально арендовать самолет)

Протокол TCP отвечает за

• правильность разбиения сообщений на пакеты информации
• сборку пакетов в конечном пункте в соответствии с их номерами. Если какой-либо из пакетов утерян или поврежден (передан с ошибками), то его передачу повторяют.

Пример: Нужно отправить толстую книгу, а почта принимает только письма. Отправляем книжку по листочку, на каждом пишем адрес и номер страницы. Бросаем в почтовый ящик. Получатель должен собрать все страницы и склеить их обратно, при условии, что ни одна не пропала. Все эти задачи решает протокол TCP.

Протокол IP отвечает непосредственно за передачу данных по сети и адресацию, т.е. за правильность доставки сообщений по указанному адресу. Иногда пакеты одного сообщения могут доставляться разными путями.

Пример: почта – IP играет роль конверта.

В каждом IP-пакете указывается адрес отправителя и адрес получателя. Маршрутизатор автоматически определяет маршрут передачи пакета и передает следующему маршрутизатору. Пакет передается маршрутизаторами от одного к другому, пока не достигнет сети, в которой расположен компьютер, которому адресован пакет. Маршрутизатор этой сети определяет, какой рабочей станции адресован пакет. Все пакеты доставляются на эту рабочую станцию и из них собирается сообщение

Адресация в Интернет

Каждому узлу в сети Интернет присвоен свой адрес, выглядит он так:

xxx.xxx.xxx.xxx,

где xxx - числа от 0 до 255. Иногда эти числа называют октеты (octet), поскольку на каждое из отводится по 8 бит (1 байт)

IP-адрес (Internet Protocol Address)

уникальный числовой адрес, однозначно идентифицирующий узел сети, группу узлов или сеть.

Пример IP-адреса: 193.232.70.36

Если вы подключаете свой компьютер к Интернету время от времени, например, по телефону (это называется сеансовым подключением), то IP-адрес вам выделяется только на время работы. Присвоение адреса на время сеанса связи называется динамическим распределением IP-адресов. Статические адреса, как правило, закреплены за теми узлами Интернета, которые должны присутствовать в сети постоянно.

Были определены три класса сетей (A, B, и C), чтобы учесть разные масштабы конфигураций. В класс A входят большие сети общенационального масштаба (малое количество сетей с большим числом компьютеров). Класс B предназначен для сетей регионального масштаба, класс C - для локальных сетей (большое количество сетей с относительно малым числом компьютеров).

Зарезервированные IP-адреса.

127.0.0.1

используется для создания адреса обратной связи (петли). С помощью этого адреса компьютер может обратиться по сети сам к себе (например, в случае когда программа-клиент и программа-сервер находятся на одном и том же компьютере).

10.0.0.0; 172.16.0.0 - 172.31.0.0; 192.168.0.0

для использования внутри локальных сетей.

В настоящее время Интернет столкнулся с реальной угрозой нехватки адресов. Поэтому была разработана и внедряется новая версия IP – IP v6, позволяющая существенно расширить адресное пространство.

Существуют сети, использующие иные протоколы (например, FidoNet). Пользователи таких сетей также могут подключаться к Интернет, но не напрямую, а через шлюзы.

Шлюз

компьютер или программа, предназначенные для перевода данных из формата одной сети в формат, принятый в другой сети.

Доменные имена.

Домен (область, зона)

виртуальная зона, к которой относится тот или иной компьютер.

Доменное имя представляет адрес любого ресурса в Интернете как последовательность слов. Такой адрес легче запомнить. Адреса Интернет-ресурсов, представленные таким образом, называют URL – Uniform Resource Locator, универсальный указатель ресурса.

Между доменными адресами и IP-адресами установлены однозначные соответствия. Например, компьютер с IP адресом 209.87.181.103 имеет доменное имя www.cdrom.com. После ввода URL следует обращение к «справочному» компьютеру, чтобы определить, какой IP-адрес «скрывается» за введенным вами доменным именем. Этот «справочный» компьютер называется сервером DNS. DNS (Domain Name System) – служба каталогизации доменных имен. Таблица соответствия доменных имен IP-адресам размещается на многих DNS-серверах., которые последовательно опрашиваются при поиске того или иного значения.

В отличие от IP-адресов доменное имя читается справа налево.

Самый правый сегмент доменного имени представляет собой домен верхнего уровня.

Домены верхнего уровня различаются по географическому признаку, или по характеру деятельности:

Географические домены верхнего уровня

• ru - Россия
• by - Белоруссия
• ua - Украина
• kz - Казахстан
• uk - Великобритания
• de - Германия
• fr - Франция
• it - Италия
• pl - Польша
• сz – Чехия
• сa - Канада
• fi - Финляндия
• us - США (редко)

Организационные домены верхнего уровня.

• gov- правительственные организации
• mil - военные организации
• com - коммерческие организации
• еdu - образовательные учреждения
• net - сетевые организации
• org - общественные организации
• int – международные организации

Домены бывают нескольких уровней. Например, в доменном имениwww.cdrom.com, "com" - домен первого уровня, "cdrom" - второго уровня, "www" - третьего уровня.

Тот, кто владеет доменом определенного уровня, может создавать сколько угодно доменов более низких уровней. Домены первого уровня не подлежат продаже. Они определяются организацией по развитию Интернет. Домены второго во многих странах продаются или же на них передается право администрирования на коммерческой основе. Это называется делегированием домена.

URL

Точное местонахождение документа в сети Интернет однозначно определяется адресом сервера, номером порта, именем директории и именем файла с этим документом. Для успешной загрузки требуемого документа с сервера программе просмотра также нужно указать протокол, используемый этим сервером. Это связано с тем, что кроме WWW-серверов, программы просмотра могут обращаться к FTP-серверам, серверам телеконференций, серверам электронной почты и некоторым другим типам серверов. Комбинация протокола, адреса сервера, номера порта, имени директории и имени файла получила название Uniform Resource Locator, или сокращенно URL.

Синтаксис URL

протокол://адрес_сервера:номер_порта/имя_директории/имя_файла

Название протокола при наборе URL в адресной строке браузера может быть пропущено, тогда по умолчанию используется протокол http. Кроме http, WWW-клиенты могут общаться c серверами, поддерживающими протоколы ftp, gopher и некоторыми другими. Название протокола отделяется от остальной части URL двоеточием. В названии протокола прописные латинские буквы и соответствующие им строчные буквы эквивалентны.

В качестве адреса сервера может использоваться как доменное имя, так и IP- адрес.

Номер порта выражается целым положительным числом и отделяется от адреса двоеточием. Если номер порта WWW-сервера равен 80, то в URL его можно не указывать.

В связи с тем, что подавляющее большинство серверов WWW работает под управлением UNIX-подобных операционных систем, в URL имеют место следующие отличия от стиля Windows:

• Не указывается имя дисковода.
• В именах директорий и файлов прописные и строчные символы различаются. Например, Letter.txt и letter.txt являются различными файлами.
• Имена файлов и директорий могут содержать несколько точек. Часть имени, следующая за последней встречающейся точкой, обычно называется суффиксом (suffix), или расширением (extension). Расширение, как правило, указывает на тип файла.
• Файлы с документами, публикуемыми в WWW, часто имеют суффиксы .html или .htm. Эти суффиксы являются аббревиатурой от названия языка, на котором пишут WWW-документы, HyperText Markup Language.
• Поддиректории разделяются не обратной косой чертой \, а прямой / Например: /usr/staff/data/
• Если имя директории начинается с символа ~ (тильда), это означает, что это - так называемая домашняя директория (home directory) пользователя данной компьютерной системы. На компьютерах с многопользовательской операционной системой UNIX каждому пользователю присваивается имя пользователя (login name), под которым он регистрируется в системе, и выделяется собственная "домашняя" директория, предназначенная для хранения принадлежащих ему файлов. Вместо абсолютного имени домашней директории с указанием всех ее поддиректорий можно использовать имя пользователя, которому предшествует символ ~ (тильда). Например, если директория /fuji1/people/dima/ является домашней директорией пользователя с именем dima, то ее можно записывать просто как ~dima/

Обратите внимание на следующие особенности задания имен директорий и файлов в URL:

• Директория, указанная в URL, может не совпадать с истинной директорией в файловой системе на том сервере, где находится требуемый файл.
• Если в URL указано только имя директории, а имя файла не задано, то сервер на такой запрос вышлет файл с определенным именем, зависящим от настройки сервера, - обычно index.html или (редко) welcome.html. Если же такого файла в заданной директории нет, то большинство серверов автоматически вышлют вам список всех файлов в данной директории.Например, URL http://www.scs.uiuc.edu:80/~dima/index.html эквивалентен следующему, в котором опущен номер порта (80 - номер порта, принимаемый по умолчанию) и имя файла (данный сервер настроен так, чтобы высылать index.html): http://www.scs.uiuc.edu/~dima/
• Обратите внимание на косую черту, которой заканчивается имя директории! Ее нельзя опускать, даже если в URL имя файла не указано.
• применять описанные выше правила пользователю WWW практически никогда не приходится. Представьте себе, что вы просматриваете некоторый документ в WWW, и в этом документе находите гиперсвязь с интересующим вас другим документом - тогда программа просмотра по вашему желанию загрузит его автоматически, и вам даже не обязательно знать соответствующий URL. Возможен и другой вариант: вам кто-либо сообщил URL документа, который мог бы вас заинтересовать. В этом случае необходимо всего лишь ввести этот URL в программу просмотра без опечаток. О программах просмотра и работе с ними мы поговорим в следующем разделе, а этот раздел завершим списком наиболее часто встречающихся опечаток при вводе URL с клавиатуры:

Список наиболее часто встречающихся опечаток при вводе URL с клавиатуры:

• Пробелы между символами, входящими в URL.
• Использование обратной косой черты \ вместо прямой /.
• Пропуск или замена символа ~ (тильда) на какой-либо другой символ.
• Замена строчных букв на прописные и наоборот в именах директорий и файлов.
• Замена строчной латинской буквы l на цифру 1 и наоборот, а также замена буквы o на цифру 0, латинской буквы c на русскую букву с, латинской буквы p на русскую букву р и т. п.
• Пропуск последней косой черты, следующей за именем директории, в случае, когда в URL не указывается имя файла.