Принцип работы интернета 🚩 как работает сеть интернет 🚩 Интернет 🚩 Другое

Если вы хотите понять принцип работы интернета, необходимо разобраться, что он из себя представляет. Интернет – это всего лишь сеть передачи данных. Недаром его вторым названием является словосочетание «глобальная сеть». Она представляет собой совокупность программно-аппаратного оборудования, которое соединяется каналами связи.

К оборудованию относятся клиент, сервер и сетевое оборудование. Их назначение состоит в передаче данных, которые могут являться абсолютно любой информацией от обычного текста до длительного видео.

Под клиентом подразумевается персональный компьютер, ноутбук, телефон или любое другое устройство, которое способно отправлять запросы на получение информации из сети, принимать ответы на них и отображать их в доступном виде. Под сервером понимается то место, где информация хранится. Это базы данных, которые отвечают на запросы клиента и передают ему то, чем он интересуется. Сетевое оборудование – это канал, который соединяет сервер и клиента.

Если рассмотреть суть работы глобальной сети схематически, то она будет выглядеть следующим образом. Клиент направляет на сервер запрос на информацию. Этот запрос передается на обработку через сетевое оборудование на сервер. После получения сервер сформирует ответ на вопрос и отправит его обратно по сетевому оборудованию клиенту. Так получается схема взаимодействия между клиентом и сервером. Для того чтобы эта схема бесперебойно работала, сервер должен круглосуточно находиться в рабочем состоянии, иначе информация, которая хранится в его владении, будет недоступна.
Для того чтобы клиент и сервер могли взаимодействовать между собой, используется сетевое оборудование: модемы, маршрутизаторы, коммутаторы и каналы связи.

Модем работает посредством переработки информации из цифрового вида в аналоговые сигналы и наоборот, после чего он передает ее по оптическим каналам связи.

Маршрутизаторы работают посредством хранения «таблицы маршрутизации», в которой содержатся пакеты для передачи данных и соответствующие им адреса.

Коммутатор передает информацию между устройствами, которые подключены к нему напрямую на небольшом расстоянии с помощью специального кабеля. Как правило, коммутаторы используются для создания локальных сетей, поэтому для работы в интернете применяют модемы и маршрутизаторы.

Основные принципы работы в сети Internet

Компьютерные сети

При соединении двух и более локальных сетей между собой, возникает межсетевое объединение и образуется глобальная компьютерная сеть. Глобальная сеть может охватывать город, регион, страну и весь земной шар. Создание национальных и всемирных компьютерных сетей открыло возможность для электронной связи между различными частями земного шара.

Понятие об Интернет

Интернет — это всемирная сеть, обеспечивающая связь между компьютерами, работающими в едином информационном пространстве. Как было сказано ранее, при соединении двух и более локальных сетей, возникает межсетевое объединение, которое называется Internet (Inter-между Net – сеть).

Структуру Интернет составляют компьютеры самых разных типов. Компьютеры, через которые идёт передача информации другим участникам сети и которые постоянно подключены к сети, называются — Серверами. Вся сеть функционирует благодаря тому, что каждый сервер использует стандартный протокол передачи данных TCP/IP.

Протокол обмена TCP/IР

TCР (Transfer Control Protocol) группа стандартных протоколов для обмена данных между компьютерами в Internet

Протокол — набор правил, позволяющий техническим устройствам взаимодействовать друг с другом.

Согласно протоколу TCР/IР все данные, циркулирующие в информационном поле, разбиты на небольшие блоки и вложены в пакеты Каждый пакет кроме данных, вложенных в него имеет заголовок длиной 20 байт в котором содержится адрес отправителя, адрес получателя и информация необходимая для правильной сборки пакетов в пункте назначения Пакеты пересылаются с одного сервера на другой, который ближе к адресату. Теоретически возможно, что разные пакеты одного сообщения пойдут разными путями, но все равно достигнут адресата и будут собраны в полный документ.

Протокол TCP /IP — на самом деле не один протокол, а два. Первый TCP отвечает за то, как информация режется на пакеты и как потом собирается в полный документ. Второй протокол IP отвечает за то, как эти пакеты передаются по сети и как они достигают адресата

Адреса Интернет

IP (INTERNET PROTOCOL ) — адрес-это уникальный числовой адрес отдельного компьютера (сервера) в сети, который обычно записывается в виде 4 десятичных чисел от 0 до 255, разделённых точками, например: 123.67.36.53. В этой форме адреса, удобной для компьютера они определяют направление движения информации. Промежуточные серверы, пересылающие пакеты, решают простую задачу: переслать пакет соседнему серверу, который находится к получателю ближе, чем они сами. Но эта форма адреса неудобна для пользователя.

Для людей существует более удобная форма записи, называемая URL-адресом (UNIFORM RESOURCE LOKATOR — унифицированная форма записи адресов документов в сети Интернет). Она позволяет однозначно указать нужный документ и его местонахождение.

Например: 1) http:// www. saki. crimea. ua — URL адрес Сакского компьютерного клуба в

сети Интернет;

2) http:// Www. caliostro. com –фирма Калиостро.

Сам по себе адрес содержит следующую информацию:

§  http-протокол передачи гипертекста; Гипертекст — способ передачи информации в Интернет, который также широко используется в справочной системе Windows.

§  www — Word Wide Web — всемирная паутина;

§  saki. crimea. ua –имя сервера.

Для перехода с одной Web страницы на другую, нужно подвести указатель мыши к выделенному тексту или изображению, и когда указатель мыши примет форму руки, щёлкнуть мышью. При этом произойдёт загрузка другой Web страницы, на которую указывает гиперссылка начальной страницы.

Примечание

1.Формат адреса URL может состоять из 4-х полей:

§  — имени протока (НТТР)

§  — имени компьютера (доменная часть адреса)

§  — пути поиска документа на этом компьютере

§  — ссылки на определенное место внутри документа (имя файла WEB — страницы )

Например: http:// www. soccer. ru /dinamo / rus / index. html

2.Протокол НТТР ( http ) / HYPER TEXT TRANSFER PROTOCOL / — протокол Интернета, система правил, используемых в сети при передаче WEB — страниц. При записи адреса в окне INTERNET EXPLORER http можно не указывать. Доменная часть адреса — определяет местонахождение компьютера и категории организации владельца. Путь поиска указывает имя WEB — страницы по каталогу сервера.

Подключение к сети Internet

Чтобы начать работу с Internet надо подключится к другому компьютеру имеющий постоянный IP адрес. Организации, предоставляющие право на такое подключение называют Сервис — провайдерами (поставщики услуг Internet).

Обычно это коммерческие организации и оказывают услуги по договору при заключении договора, провайдер предоставляет следующую информацию:

Номер телефона, по которому выполняется соединение удаленного доступа (с помощью телефонной линии и модема) Регистрационное имя – Login (имя пользователя которое следует ввести для регистрации в момент соединения, например: а1b2c3d4) Пароль (password) ввод которого подтверждает имя пользователя, например: xr567ytr34. IP — адрес основного сервера, например 195. 22. 34. 17 URL — адрес сервис провайдера (к примеру: scc. crimea. ua)

Номер телефона необходим, чтобы настроить программу, выполняющую соединение с вашим компьютером, имя пользователя вводится для сообщения сервис — провайдеру, о том кто к нему подключается, все имена пользователя у одного провайдера должны быть оригинальными, т. е. отличатся друг от друга. Пароль нужен для подтверждения регистрационного имени (Login).

IP и UPL — адреса потребуются для настройки свойств соединения.

Как выбрать провайдера?

Критерии, которыми нужно руководствоваться при выборе услуг Интернет – провайдера :

§  качество связи. Если предоставляемая провайдером связь часто прерывается, то работать в Интернете зачастую становится просто невозможно. Это может происходить в том случае, если соединение между вашим компьютером и компьютером провайдера осуществляется с помощью телефонной сети, на которых установлены устаревшие образцы аналогов оборудования. Более высококачественную связь обеспечивают линии, которые обслуживаются цифровым АТС.

§  Скорость соединения. Скорость модерного соединения исчисляется в количестве битов данных, передаваемых — и принимаемых модемом за секунду. Главное из характеристик модема – максимальная возможна скорость соединения для данного типа модема. Например, 56кб в секунду. Однако в реальности это число может быть значительно ниже из-за низкой скорости передачи по телефонным сетям.

§  Загруженность модемных пудов. Иногда провайдеры, имея ограниченное количество, подключённых модемов телефонных линий, продают значительно больше пакетов доступа к всемирной сети, чем позволяют их реальные технические возможности, поэтому пользователю бывает трудно дозвониться до модемного пуля провайдера. Таким образом, при выборе провайдера следует при заключении договора обязательно поинтересоваться количеством подключённых к модемному пулу телефонных линий.

§  Наличие круглосуточной службы технической поддержки.

Периферийные устройства — модемы

Чаще всего для подключения к сети Интернет пользователи используют телефонные линии. В зависимости от того, какое оборудование использовано на АТС различают аналоговые и цифровые телефонные станции. Скорость передачи информации по цифровым линиям связи в 2-4 раза выше, чем по аналоговым.

Модем-это устройство для передачи цифровой информации между компьютерами посредством телефонной линии. Модем-слово образованное от 2 слов: Модулятор и Демодулятор.

Физическое соединение с Internet

Запустить Internet Explorer Сервис – Свойства обозревателя Активизировать вкладку Подключение Щелкнуть на кнопке Установить Следуйте инструкциям, появляющимся в окнах Мастер подключения к Internet.

Таким образом, чтобы создать соединение с Internet надо иметь:

Линию связи и оборудование, чтобы к ней подключится (чаще всего телефонная линия и модем). Договор с Internet – провайдером. Программу, которая обслуживает обмен данными в Интернете ( Internet Explorer).

Программа Internet Explorer

Специальные программы просмотра Web — страниц в Internet называют браузерами или Web – обозревателями.

Программа Internet Explorer входит в пакет программ Microsoft Office в качестве просмотрщика Web – страниц. Web – страница это представление информации в сети, как правило это комплексный документ, которые может содержать текст, графику, звук, видео и т. д. Для того чтобы начать работу в Internet необходимо набрать URL адрес (см. файл Адреса в Internet). Браузеры позволяют переходить от одних к другим с помощью гиперссылок, для этого нужно подвести указатель мыши к выделенному тексту или изображению и когда он примет вид руки с указательным пальцем, щелкнуть мышью, при этом произойдет загрузка другой Web – страницы.

Программа запускается двойным щелчком на значке Internet Explorer на Рабочем столе или с помощью Главного меню.

2.4. Структура и основные принципы работы Интернета

Структурно сеть Интернет организована в соответствии с проек­том телекоммуникационной сети, предложенным в 1962 г. Paul Baran (Rand Corporation). Проект не предусматривал центрального коммутационно-диспетчерского пункта, а исходная теоретическая предпосылка заключалась в том, что связь между двумя узлами этой сети абсолютно ненадежна. Сообщения, предназначенные для пе­редачи, разбивались на куски и помещались в так называемые паке­ты. Каждый пакет помечался адресом получателя и отправителя. Пакеты рассылались по сети в различных направлениях, при дости­жении адресата собирались вместе и восстанавливались в исходное сообщение.

Как и любая другая сеть, Интернет состоит из множества компь­ютеров, соединенных между собой линиями связи, и установленно­го на этих компьютерах программного обеспечения.

Тип программного обеспечения определяется идеологией, на­зываемой клиент/сервером, которая составляет основу всех серви­

действия трех элементов: клиента, сервера, сети Интернет, которая передает запрос клиента серверу и ответ сервера — клиенту.

Под понятием «клиент» подразумевают программы, при помо­щи которых индивидуальный пользователь обращается к тому или иному сервису сети Интернет. «Сервер» сегодня имеет несколько значений. Это может быть программа, которая предоставляет кли­ентам различные данные, компьютер, на котором выполняется эта программа, или же сочетание компьютера и программы.

Пользователи Интернета подключаются к сети через компьюте­ры специальных организаций, которые называются поставщиками услуг Интернета, или провайдерами.

К сети может быть подключен как отдельный компьютер, так и локальная сеть. Считается, что к Интернету подсоединены все ком­пьютеры данной локальной сети, если с Интернетом соединен хотя бы один компьютер этой сети.

Соединение может быть постоянным или временным. Поставщики услуг Интернета имеют множество линий для подключения пользова­телей и высокоскоростные линии связи с остальной частью Интернета. Мелкие поставщики подключены к более крупным поставщикам услуг Интернета, которые в свою очередь имеют связь с другим поставщи­ком. Все организации, соединенные между собой скоростными линия­ми связи, образуют базовую часть сети, или хребет Интернета.

Компьютеры, подключенные к Интернету, называют узлами.

Изучение принципов передачи информации в сети сопряжено с двумя понятиями: адрес и протокол. Свой уникальный адрес имеет любой компьютер, подключенный к Интернету.

Протокол — это правила, предписанные компьютерам для работы в сети Интернет. В одном протоколе описать все правила взаимодей­ствия компьютеров невозможно. Поэтому сетевые протоколы строят­ся по многоуровневому принципу. На нижнем уровне используются два основных протокола: IP-Internet Protocol (Протокол Internet) и TCP-Transmission Control Protocol (Протокол управления передачей).

Протокол IP обеспечивает маршрутизацию (доставку по адресу) сетевых пакетов.

Протокол TCP является протоколом высшего уровня, который отвечает за надежность передачи больших объемов информации, обрабатывает и устраняет сбои в работе сети. TCP-протокол делит длинные сообщения на несколько пакетов, каждый из которых затем помещается в TCP-конверт и после этого в IP-конверт. Каждый

TCP-конверт помечается определенным образом, чтобы после раз­бивки сообщение вновь можно было собрать в единое целое.

Протоколы TCP и IP тесно взаимосвязаны, и их часто объеди­няют, говоря, что в Интернете базовым является протокол TCP/IP.

Для однозначного определения компьютера в Интернете применя­ется система адресов, называемая IP-адресами. Адреса компьютеров в Интернете состоят из разделенных точками четырех чисел, каждое из которых не превышает 256. Например: 194.85.26.130.

Числовые адреса используются компьютерами для связи между машинами, но они неудобны для запоминания и использования людьми. Поэтому в Интернете поддерживается система имен доме­нов (Domain Name System — DNS), в которой каждому компьютеру наряду с IP-адресом присваивается уникальное имя. Например, вы­шеприведенному адресу соответствует доменное имя dep-86.berc.rssi.ru. Компьютеры при пересылке используют цифровые адреса, а пользо­ватели применяют доменные имена. Несмотря на отсутствие центра управления Интернета, есть организации, занимающиеся провер­кой и выдачей адресов.

В основе системы доменных имен лежит иерархический прин­цип. Имя строится из нескольких элементов, между которыми ста­вятся точки. Читается имя справа-налево. Так самым старшим эле­ментом в приведенном примере является домен ru, ему подчинен доменrssi, который, в свою очередь, имеет в подчинении доменЬегс и т.д.

Система имен доменов имеет четко выраженный региональный характер. Обычно последним (самым старшим) элементом в списке является двухсимвольный код страны. Например: ru — Россия, ua — Украина, su — бывший Советский Союз, са — Канада, us — США, uk — Великобритания, de — Германия, jp — Япония. В связи с тем, что Интернет создавался на основе сетей США, код этой страны по традиции опускается. Вместо него указываются крупные группы:

net — сетевые ресурсы;

edu — образовательные организации;

com — коммерческие организации;

mil — военные организации;

gov — государственные организации;

org — прочие организации.

Обычно название домена второго уровня соответствует назва­нию фирмы или организации, либо подчеркивает назначение сервера. Например, www.microsoft.com. Здесь в качестве имени домена второго уровня указано название корпорации Microsoft. Такая схема построения имен упрощает их запоминание, а иногда дает возмож­ность просто угадать имя нужного сервера. Так, по аналогии, на­пример, можно выйти на Web-сервер компании IBM: www.ibm.com.

При работе в Интернете используются не просто доменные име­на, а универсальные указатели ресурсов URL (Uniform Resourse Locator). URL-адрес — это адрес любого ресурса в Интернете с ука­занием того, с помощью какого протокола к нему следует обращать­ся. Иными словами, в указателе кроме собственно адреса имеются сведения, какую программу следует запустить на сервере и к какому файлу следует обратиться. Например:

http:// указатель на гипертекстовую страницу;

ftp:// указатель на доступ черезFTP;

file:// указатель на файл;

gopher:// указатель на ресурсы Gopher.

Приведем несколько примеров, содержащих полные ссылки на гипертекстовые страницы ряда организаций:

http://www.microsoft.com — корпорация Microsoft;

http://www.gni.mos.ru — налоговая инспекция г. Москвы;

http://www.rbc.ru — Росбизнесконсалтинг;

http://www.whitehouse.gov — США, Белый дом.

Все имена, приведенные здесь, начинаются на аббревиатуру WWW, что говорит о гипертекстовом характере материала, поэтому при вводе этих имен протокол HTTP можно не указывать, он подразумевается. Например, www.rea.ru.

Часто адрес дополняется символами, записанными после имени домена старшего уровня через косую черту «/». Это дальнейшая де­тализация адреса ресурса в Интернете. Обычно это имя каталога им указанном сервере и, возможно, имя конкретного файла. Так, адрес www.microsoft.com/ru указывает на каталог ru на Web-сервере корпорации Microsoft.

Построение почтовых адресов в Интернете имеет свои особенности. Как ранее отмечалось, адрес электронной почты принято называть E-mail. Он включает в себя имя конкретного пользователи, знак @ и несколько сегментов, разделенных точками, как в ссылках на WWW-страницы. Например, адрес службы технической поддержки одного из популярных в Москве провайдеров выгляди! следующим образом: [email protected].

В данном случае в качестве имени использовано слово support, a местом расположения почтового ящика является серверmtu.ru.

Обычно пользователи создают почтовые ящики у того провай­дера, через которого они подключаются к Интернету. Как правило, один почтовый ящик предоставляется бесплатно, а за каждый сле­дующий уже нужно платить. Имя ящика и пароль доступа к нему пользователь назначает самостоятельно. Рекомендуется выбирать оригинальные, но не очень длинные имена. Иногда провайдер дает собственные рекомендации по построению имен.

Существуют серверы, где можно бесплатно открыть почтовый ящик. Очень популярным сервером подобного рода является узел с именем www.hotmail.com. Многие открывают здесь почтовые ящи­ки в дополнение к основному. Часто удобно иметь несколько элек­тронных адресов и использовать их в различных целях. Так, оставив свой электронный адрес в неподходящем месте, можно оказаться в потоке рекламы, которой вас просто завалят. В такой ситуации луч­ше оставить «запасной» адрес электронной почты.

1.4. Принципы работы сети Интернет

В основу архитектуры сетей положен многоуровневый прин­цип передачи сообщений. Общепринятый стандарт OSI(взаимодей­ствия открытых систем) предусматривает наличие семи уровней функционирования систем передачи данных, однако на практике, в частности в сети Интернет, число уровней меньше.

Верхний прикладной уровень ориентирован на создание дру­жественного пользовательского интерфейса, удобной и простой сре­ды, обеспечивающей доступ к ресурсам сети и представление сооб­щений в привычном для пользователя виде. Далее располагается уровень базового программного обеспечения, управляющий аппара­турой передачи данных. Сообщение кодируется, разбивается сете­вой аппаратурой на пакеты и передается по каналам связи. На ниж­нем (аппаратном) уровне сообщение представляет собой последова­тельность бит, снабженных адресом получателя и отправителя.

Сообщение формируется пользователем-отправителем на са­мом верхнем уровне системы. Затем оно последовательно проходит все уровни системы до самого нижнего, где и передается по каналам связи получателю. При прохождении каждого из уровней системы сообщение снабжается дополнительным заголовком, который обес­печивает информацией соответствующий уровень на узле получате­ля. В узле получателя сообщение проходит снизу вверх, снимая с себя заголовки. В результате восстанавливается первоначальный вид сообщения, каким его и принимает пользователь-получатель.

Информация (сообщения, файлы) передается по сети пакета­ми, т. е. порциями, имеющими фиксированную длину. Длина пакета зависит от сетевой аппаратуры, производящей разбивку сообщения; большинство сетевых адаптеров использует пакеты от 500 до 4000 байт. Каждый пакет снабжен адресами посылающего и принимающего компьютеров. На принимающем компьютере пакеты собираются в сообщение.

Интернет является сетью с коммутацией пакетов, ее можно, сравнить с организацией работы обычной почты. Сначала вся кор­респонденция, вне зависимости от адреса назначения, поступает на ближайшую почтовую станцию. Там она сортируется и посылается на другие почтовые станции, с которыми имеется связь и которые приближают корреспонденцию к пункту назначения. В этих почтовых отделениях процедура повторяется.

В Интернете роль почтовых станций выполняют коммуникационные узлы подсети связи, также называемые маршрутизаторами. Каждый коммуникационный узел имеет связи далеко не со всеми другими коммуникационными узлами. В его функции входит выбор из числа доступных узлов следующего узла маршрута так, чтобы наилучшим способом приблизить пакет к пункту назначения. Таким образом, основной функцией коммуникационных узлов являетсямаршрутизация, т.е. выбор оптимального маршрута доставки пакета получателю.

Вычисление кратчайшего маршрута осуществляется коммуникационным узлом с помощью специальных внутренних таблиц, содержащих сведения о местоположении и всевозможных маршрутов ко всем зарегистрированным сетям. Маршрут включает в себя все коммуникационные узлы на пути к пункту назначения.

Пакет и адреса, указываемые на нем, должны оформляться по правилам, определяемым протоколом IР. ПротоколIР отвечает за адресацию и гарантирует, что коммуникационный узел определит наилучший маршрут доставки пакета.

Управление передачей данных реализуется протоколом ТСР, который разбивает сообщение на пакеты и собирает принимаемое сообщение из пакетов. Протокол ТСР следит за целостностью переданного пакета и контролирует доставку всех пакетов сообщения.

Таким образом, в Интернете на межсетевом уровне протокол IР обеспечивает негарантированную доставку данных между любыми двумя точками сети. Протокол ТСР является надстройкой над про­токоломIР и обеспечивает гарантированную доставку данных.

Протокол ТСР/IР не ограничивается входящими в него прото­колами низшего уровняIР и ТСР. Он представляет собой целое се­мейство протоколов, используемых как в глобальных, так и в ло­кальных сетях и определяющих функционирование и других уров­ней сети.

Например, FТР — протокол пользова­тельского уровня, обеспечивающий передачу файлов с одного ком­пьютера на другой; Теlnеt- протокол удаленного терминального доступа;SМТР — обеспечивает пере­дачу электронной почты между компьютерами.

Повесть о настоящем Интернете / Habr

Abstract: Рассказ про устройство Интернета, как «сети сетей» в виде текста для чтения, без двоичной системы счисления и нюансов BGP. Большая часть расказа будет не про процесс общения ноутбука с точкой доступа, а о том, что происходит после того, как данные пройдут «шлюз по умолчанию». Предупреждаю, букв много.
Маленький провокативный вброс: ни один из читателей этой статьи к Интернету не подключен. Все подключены к сети своего провайдера, и не более. Подключение к Интернету дорогое, его сложно делать, вам потребуется очень крутое оборудование, несколько договоров с несколькими операторами связи и квалифицированные сотрудники. Простому домашнему пользователю это никак и никогда не светит. Не говоря уже о том, что в Интернете может быть не больше 4 миллиардов подключившихся (а до недавнего времени было даже «не более 65536») [1]. Даже если весь Интернет перейдёт на ipv6, это число не поменяется.

Вот число подключившихся к Интернету [2]:

По оси Y — число в штуках. Штуках, штуках. И вас в этом числе не посчитали.

Почему?

Дело в том, что Internet — это, если переводить буквально, «межсетье». Сеть Сетей. И участниками Интернета являются не пользователи (их компьютеры, планшеты, микроволновки с wifi и т.д.), а сети. Сети и только сети участвуют в работе Интернета. Интернет — это то, что связывает разные сети между друг другом.

А вот отдельные узлы этих сетей — они уже могут посредством своей сети, подключенной к Интернету, связываться с другими узлами других сетей.

Впрочем, обо всём по порядку.

Я пропущу всю драматичную и покрытую пылью историю первых десятилетий компьютеров. В какой-то момент возникло желание передавать информацию с компьютера на компьютер иначе, чем дырявя тысячи перфокарт. После долгих мучений и миллиардных инвестиций в сдохшие-таки протоколы, которые так и не стали стандартами (а некоторые стали, но всё равно сдохли), возникло понятие «локальной сети» (или «локалки»). Локальная сеть позволяет компьютерам, которые расположены рядом связываться друг с другом по адресу в этой сети. Понятие «рядом» очень растяжимое, и может растягиваться на несколько зданий, а если сильно напрячься, то и на пару городов.

Почему «сеть»?

Мы все привыкли к тому, что это самое, компьютерное, называется «сеть». Но мы ещё помним, что сетью называется то, чем ловят рыбу и прочие ячеистые структуры.

Так что если компьютерная, но сеть, то она тоже должна быть из ячеек. В то же самое время наш бытовой опыт говорит о том, что это никак не сеть, а настоящее компьютерное дерево. Листья (компьютеры, смартфоны, планшеты и т.д.) подключаются к веткам (маршрутизаторы, коммутаторы, точки доступа), которые снова подключаются к маршрутизаторам/коммутаторам, и так до тех пор, пока не образуется Главный Маршрутизатор, от которого линк обычно уходит к провайдеру Интернета. Или, в случае совсем локальной сети — никуда не уходит, ибо Маршрутизатор — он Главный.

Где же тут сеть?

Ответ: в такой конфигурации нет сети. Это не сеть. То есть это всё ещё компьютерная сеть, но очень частный, «порванный» её вариант. Настоящая компьютерная сеть подразумевает, что у нас в сети более чем один маршрутизатор, и они связаны друг с другом несколькими линками.

Ниже схема средней по размеру локальной сети. Круглые объекты — маршрутизаторы, квадратные — коммутаторы, за вычетом исходной точки и целевой точки все коммутаторы удалены для упрощения. Зелёным показан предпочительный путь, красным — дорогой отрезок.

Уже больше похоже на сеть?

Именно в избыточных связях и состоит главная идея Интернета. Создавали его американские военные (ARPANET) с простой целью — если любой из промежуточных узлов на этой схеме произойдёт повреждение (на войне бывает, знаете ли, копали окоп, порвали кабели), то связь должна сохраниться.

На самом деле я немного лукавлю — множество локальных сетей (было) построено не на протоколе IP, а на других протоколах (ATM, IPX/SPX).

Но мы говорим про победителя — про протокол IP (который так и расшифровывается — Internet Protocol).Сети, построенные на базе IP-протокола, и Интернет в частности работают на принципе hop-by-hop.

Для того, чтобы исключить существование «центрального маршрутизатора всея Интернет» каждый маршрутизатор, решающий куда дальше послать принятый пакет, принимает это решение самостоятельно. И только в пределах своих соседей (directly connected). Этот принцип называется «шаг за шагом» (hop by hop). Альтернативой подобному подходу мог бы быть либо центральный координирующий узел, говорящий как передавать пакеты, либо указание маршрута в самом пакете.

Идея центрального координирующего узла натыкается на одну простую проблему — как донести информацию о новом маршруте до маршрутизатора, если использующийся для связи с маршрутизатором маршрут повреждён? Упс…

Идея «заранее проложенного маршрута» использовалась в UUCP (предшественник обычной электронной почты), но в условиях войны (одновременно: землетрясение, цунами, и авария на атомной электростанции) надеяться, что отправитель в курсе, какие узлы работают, какие нет, мягко говоря, наивно.

Таким образом, принцип hop-by-hop перекладывает всю ответственность за маршрут на данном участке на маршрутизатор, отвечающий за данный участок (в такой формулировке звучит как банальность).

Маршрутизатор обычно может довольно хорошо сказать, кто из его соседей живой, а кто нет. Плюс, он может общаться с соседями соседей и узнавать информацию о том, какие у них линки живые, а какие нет.

Второе (общение с соседями) называется «протокол маршрутизации». Он описывает то, каким образом маршрутизатор должен общаться с соседями и как именно это общение должно влиять на таблицу маршрутизации. Сами протоколы бывают двух типов — для работы «внутри сети», и для работы между сетями.

Таблица маршрутизации — это святая святых любого маршрутизатора. Её структура простая: весь трафик сети такой-то пересылается на адрес такой-то через сетевой интерфейс такой-то, плюс предпочтительность каждого маршрута. Чем точнее маршрут, тем он предпочтительней, а при прочих равных используется приоритет данного маршрута. Финальный (самый плохой) маршрут называется «на деревню дедушке», то есть «весь трафик». Это так называемый «шлюз по умолчанию». Его используют только если нет более точных маршрутов, и, что самое интересное, у обычных компьютеров (телефонов, планшетов, пылесосов, видеокамер, зубочисток с wifi и т.д.) очень часто бывает только он — маршрут по умолчанию, то есть ничего хорошего в их жизни нет.

Но это была присказка. Сказка будет впереди.

Аплинком (uplink) называют того, от кого получают доступ к Интернету.

Как мы уже обсудили, настоящий Интернет объединяет сети. Такие сети называются «автономные системы», и называются они так потому, что ни от кого не зависят — они сами по себе. Автономные системы соединяются друг с другом (и сейчас мы обсудим как), передают свой трафик соседям, и даже передают трафик от одного соседа другому транзитом.

Важно понимать, что это личное право автономной системы принимать трафик от соседа и отправлять его соседу. Хотят — отправляют. Хотят — не отправляют, или отправляют не ближайшему соседу, а совсем другому, который пропускает трафик третьему, третий пятому, пятый в Автралию, а потом обратно. Кто кому какой трафик передаёт определяется межоператорскими соглашениями (или договорами попроще, если у вас маленькая, но горденькая автономненькая системка на два аплинка).

Итак, настоящий Интернет состоит из автономных систем и связей между ними.

Кто-то вообразил, что связь между автономной системой в Китае и, например, в Москве — это тысячи километров. Нет-нет. Размер (физический) линка между автономными системами обычно очень маленький — иногда это десятки сантиметров, иногда метры, в крайнем случае десятки метров.

Почему? Потому что если бы линк между ними был 10 000 километров, да ещё и висел бы на столбах, кто бы за этими столбами ухаживал, поливал их, подпирал и привязывал к проводам? Так что чаще всего все эти тысячи и тысячи километров оптики (медь умерла на таких дистанциях), которые и есть автономная система. Заметим, это целый отдельный мир, называемый «магистральные операторы». Их бизнес как раз в том и состоит, что они берут трафик с одной точки и доносят до другой через тысячи километров сквозь стужу, тракторы и медведей.

А вот соединения между автономными системами (их называют «стыки») обычно находятся в уютных холодных, сухих и тщательно охраняемых помещениях. Это могут быть серверные (например, у Селектела в серверной есть некотрое количество так называемых «операторских стоек» — как раз для того, чтобы операторы, которые там разместились, могли стыковаться друг с другом в комфортных условиях), или, если говорить про действительно крупные специализированные узлы, то используются отдельные помещения (чаще всего образующиеся стихийно из-за большой концетрации готовых трасс) — Internet Exchange (IX). Так что MSK-IX — это не «Москва-9», это «Мoscow Internet Exchange»). Туда приходят операторы (со своими проводами или арендованными) и коммутаторами (целыми, или маленьким кусочком посредством аренды VLAN/порта). А дальше трудолюбивые паучки начинают вязать всемирную паутину инженеры начинают заниматься тысячами кроссировок (соединением проводом одного коммутатора с другим). На этих кроссировках весь интернет и держится.

Как же все эти люди умудряются договориться друг с другом? А главное, как эти договорённости сохраняют главное свойство — переживать смерть (в том числе и смерть линка с соседями)?

Главным протоколом Интернета (не по трафику, а по важности) является BGP (border gateway protocol). Этот протокол используется для общения между маршрутизаторами провайдеров/операторов на стыках автономных систем, то есть за пределами их сетей.

Каждая автономая система, участвующая в работе Интернета, анонсирует какие маршруты она принимает и через какого аплинка. А ведь автономных систем много. Тысячи их! Полный список всех анонсов называется Full View, и он описывает существование всего Интернета на планете Земля (насколько я знаю, автономных систем за пределами планеты нет, есть только отдельные узлы, которые маршрутизируют трафик через наземные машрутизаторы). Full View довольно большой (под 400 000 записей для ipv4, от 200Мб до 2Гб в размере в зависимости от железа и софта).

Заметим, что маршрутизатору с Full View не нужно иметь шлюза по умолчанию — перед ним карта всего Интернета.

Так как оператор сам решает какие префиксы (фрагменты сети того или иного размера) анонсировать и через кого, то он может указывать через кого принимать трафик. Например, выбирая между «хорошо и дорого» и «дешево» оператор может предпочесть дешево. А «дорого» оставить как резерв.

При этом очень важно, что «откуда оператор принимает трафик» не равно «куда он его отсылает». Это так называемые нессимметричные маршруты. Их появление — результат экономической политики и жадности.

Вот пример скромного несимметричного маршрута (фрагмент карты взят с сайта [3], маршрут своего собственного изобретения). Допустим, мы, сидя в Киеве решили попросить фотографию котика с сервера в Вильнюсе. Маршрутизатор нашего провайдера знает, что ближайший линк до Вильнюса — через Варшаву (зелёная стрелка). Сервер в Вильнюсе пошуршал, нашёл котика и отправляет его нам. Но оператор сети в Вильнюсе знает, что за трафик в кабеле до Варшавы с него срубят много-много денег. А в Москву он не отправляет трафик по политическим причинам. И вот, он отправляет его через другого оператора. В Риге. Который опять его отправлят в Стокгольм, тот отправляет дальше, трафик снова пересылают… И так пока картинка не доползёт до скучающего котофила в Киеве.

Заметим, анонсируя свои сети, оператор может творить чудеса (или ужасы). Оператор может анонсировать свои сети через нескольких аплинков — и в этом случае трафик к нему пойдёт через всех, причём выбор аплинка в том или ином случае пойдёт через наиболее удобный путь (который или ближе, или дешевле, тут уж как настроят). Это, кстати, лежит в основе большинства CDN (content distribution network) — оператор хранит копию раздаваемого содержимого на куче серверов по всему миру, имеет кучу стыков с местными операторами и всюду анонсирует свои (одни и те же) адреса. Получается, что в каждом регионе пользователю запросы принимают на ближайшем к нему (по маршруту) сервере, и оттуда же ему и отвечают, что получается сильно быстрее, чем через всю планету переспрашивать.

Так же оператор, может, например, не анонсировать часть адресов. В этом случает трафик умирает на первом же маршрутизаторе, который осознал, что дальше пути нет.

Вот пример вывода, который мне удалось получить во время недавних кратковременных работ на сетевом оборудовании. По мере того, как информация о завершении BGP-сессий между маршрутизатором и его аплинками расходилась по Интернету, трафик отправляли всё дальше и дальше, на маршрутизаторы, которые пока что считали, что они знают, куда отправлять трафик. В результате, после 255 хопов (т.е. передач между 255 маршрутизаторами) пакет умирал от старости, так и не достигнув назначения.

PING selectel.ru (188.93.16.26) 56(84) bytes of data.
From ae0-0.par-gar-score-2-re1.interoute.net (212.23.42.26) icmp_seq=51 Time to live exceeded
From ae-3-80.edge5.Frankfurt1.Level3.net (4.69.154.137) icmp_seq=54 Time to live exceeded
From xe-0-2-1.par72.ip4.tinet.net (89.149.181.138) icmp_seq=68 Time to live exceeded
From 94.79.28.33 icmp_seq=72 Time to live exceeded
From so-0-0-0.IL2.NYC12.ALTER.NET (146.188.15.254) icmp_seq=92 Time to live exceeded
64 bytes from 188.93.16.26: icmp_seq=326 ttl=58 time=0.732 ms

Простыми логическими рассуждениями легко понять, что если у аплинка есть аплинк, то либо аплинков бесконечное количество, либо они замкнуты в кольцо, либо есть такие аплинки, у которых нет аплинков.

И такие есть. Их называют Tier 1. Их отличие от всех остальных не в том, что они не имеют аплинков (всё-таки у нас сеть, верха/низа в формальном смысле нет), а в том, что они не платят никому за Интернет. Представьте себе компанию, которая получает сотни гигабит/с (терабиты?) трафика, столько же отправляет — и всё это на халяву. Чтобы получить на халяву интернет надо подойти к ближайшему макдональдсу/старбаксу поближе, найти их wifi… К сожалению, Tier 1 это вас не сделает. Чтобы быть Tier 1 нужно ещё одно условие — чтобы вам за интернет платили. Таким образом, они никому не платят, а им за связность платят.

Происходит это из-за очень хорошей связности (количества стыков) этих операторов. Очевидно, что местечко это очень уютненькое и соблазнительное, так что многие туда метят. Подробнее про то, как «дружат» между друг другом Tier 1 хорошо написано на nag.ru [4].

Как мы выяснили, Tier 1 со всех деньги получают и никому не дают. Если есть два оператора, между которыми большой трафик (допустим, это очередной убийца ютуба с миллионами роликов про котят и новый мегателеком с миллионами жаждущих посмотреть на котят), то идеальная (с точки зрения Tier 1 оператора) картинка выглядит так: оба оператора подключаются к Tier 1 и платят за трафик. Убийца ютуба за исходящий, получатель котят — за входящий. Tier 1 доволен, убийца ютуба не может найти адекватную модель монетизации котят, а мега-телеком просит дотацию из бюджета.

Решение? Дотащить/арендовать кабель до уютной коммутационной и настроить локальный обмен. От ютубоубийцы к мегателекому. Итог: гигабайты котят ходят напрямую, расходы сокращаются. Tier 1 не очень доволен, но его бизнес вообще не котят гонять, а «самую крутую связность» делать, так что без своего куска хлеба он не останется.

Такое соединение называется пирингом (от peer). Его главное условие — участники пиринга друг другу не платят, или платят, но смешную сумму за аренду порта/кусочка физического линка.

Одно время любимым направлением пиринга были «контенто-генераторы» и «провайдеры Интернет». Но тут началось… Напстер, шареаза, едонкей, DC, и, под трубный глас копирайтных фанфар… торренты. Внезапно, объём трафика «между пользователями» стал в разы больше, чем между поставщиками контента и потребителями. И если ютуб и его клоны вполне могут потягаться, то какой-нибудь сайт с «много букв, мало картинок» (например, Хабрахабр) очевидно не может угнаться за пользователями, которые решили скачать всю Футураму и Симпсонов одним паком, да ещё и раздать обратно с рейтом 2.

Так что особую популярность приобрели стыки между провайдерами. В силу того, что многие провайдеры делают nat и серые адреса внутри сети, доходило до пиринга серыми адресами, причём провайдеры резали полосу по тарифу только в Интернет, а «пиринг локалками» шёл на скорости среды.

В результате у операторов в руках оказался гигантский трафик терабайтных масштабов.

Таким образом, пиринг должен быть выгоден обоим операторам. Оба оплачивают только порт для стыка и сколько-то за обслуживание этого стыка. И оба экономят… Когда бизнес экономит — это хорошо. Когда конкурент бизнеса экономит — это плохо. Так что в дело вступает большая корпоративная политика.

Если у нас есть провайдер А с трафиком в 10 Гб/с и провайдер Б с трафиком в 1Гб/с, а примерный объём пиринга между ними 500Мб/с, то…

… Надо ещё сказать, чаще всего магистралы деньги берут за полосу, по 95% персентилю, и по тому, какого было больше — исходящего или входящего.

Так вот, если будет пиринг между А и Б, то А экономит на пиринге 5% трафика, а Б — 50%. Очевидно, если А и Б конкуренты, то отказавшись от пиринга А почти ничего не потеряет, а вот Б будет сильно много платить аплинку, чтобы тот донёс трафик до А.

Ещё хуже, когда операторов три: А, Б, В. А и В большие, между ними стык в 10Гб/с, почти забитый. Б — маленький, и у него всего 500Мб/с. А и В пирятся, а Б не пускают. Б идёт к аплинку и платит кровные. За трафик до А и до В. А так как большинство пользователей у А и В, то у Б большая часть пользователей хочет получить/отправить трафик А или В. Для альянса А и В всё отлично — большая часть трафика локальная, а к конкурентам уходят сущие крохи. А для Б это означает, что большая часть трафика — платная и дорогая.

Таким образом, два больших дружат, а у Б всё плохо (дорого). А бывает так, что объединяются несколько больших операторов и решают устроить «бизнес». Получается ОПГ. Как любая ОПГ, она начинает «доить» тех, кого крышует и давить тех, кто сопротивляется. Ну, вы понимаете, кушать всем хочется.

… Ах да, ОПГ расшифровывается весьма невинно — Объединённая Пиринговая Группа. Чуть подробнее про это есть в блоге Кипчатова [5].

Войны вокруг пиринга существуют и будут существовать, увы. Mesh network хорош пользователям, но не тем, кто на Интернете зарабатывает.

В силу того, что пиринг очень востребованная услуга, существуют целые компании, которые строят свой бизнес только на предоставлении пиринга. В этом случае существует несколько методов:

• Прямая коммутация. Оператор А втыкается в оператора Б физически
• Общение через коммутатор пиринг-оператора. Прелесть метода в том, что можно иметь один порт, и общаться с несколькими операторами, которые присутствуют в том же самом коммутаторе
• Роут-сервер. Это самый тонкий и изящный ход: каждый оператор в пиринге устанавливает соединения с роут-сервером пиринг-оператора, получает от него все маршруты, которые анонсировали все подключенные к пирингу операторы. При этом для сторонних наблюдателей автономная система пиринг-оператора в маршруте не появляется. В этом случае пиринг-оператор обычно берёт деньги за трафик, но меньшие, чем «настоящий» провайдер, работающий в качестве аплинка.

В силу своей примитивности, DoS атаки (обычно любят добавлять DDoS, но distributed — это отдельный разговор) очень легко реализуемы. Десяток строчек на Си, одна строчка в шелле — и вот, очередной компьютер изо всех сил тужится, стараясь загадить Весь Интернет бессмысленным трафиком. Если таких компьютеров собрать несколько — можно получить поток хлама в гигабайты, десятки гигабайт, сотни гигабайт.

Если весь этот мусор направляется на один адрес, то получается беда. Входящий канал забивается в «потолок» и добросовестные пользователи просто не могут прислать свои запросы.

Проблема состоит в том, что могут забить не только канал конкретного сервера, но и входящий канал оператора (да, такое бывает). С учётом, как оплачиваются каналы между операторами (95% персентиль), большой поток мусорного трафика длительное время — это очевидные непродуктивные затраты.

Простейшее бытовое решение — прописать источник в drop на ближайшем маршрутизаторе, а то и коммутаторе. Но при этом оказывается, что во-первых, входящий канал всё равно перегружен, во-вторых его надо оплачивать, а в третьих мы сталкиваемся с проблемой «кого банить». Если весь трафик идёт с одного-двух адресов, задача простая. Но сделать флуд с поддельным адресом отправителя — легче лёгкого. Так что в совсем аварийных ситуациях блокируют адрес получателя (да-да, «добровольно умирают» для того, чтобы сохранить соседей), и переносят эту задачу на blackhole в BGP. В нормальной конфигурации в него должны добавляться свои адреса, а не чужие, но если аплинк по договорённости или по невнимательности разрешит анонсировать и чужие адреса, то это тоже можно сделать.

Рассказ про техническую часть blackhole BGP есть на хабре [6].

Как это выглядит? Для black hole выделен специальное комьюнити (условно говоря, ещё один, специальный, маленький full view), куда провайдер может анонсировать свои адреса с префиксом /32 (для ipv4). Выдали ему романтичный номер 666. Граничные маршрутизаторы обмениваются этой информацией по BGP, так что чёрная дыра расползется, медленно поглощая весь трафик, адресованный забаненному адресу на всех маршрутизаторах, которые эти анонсы видят (и поддерживают). В результате трафик на «жертву» начинает роняться на аплинках, аплинках аплинков — и так до ближайшего к источникам атаки «понимающих» маршрутизаторов. Они плохой трафик и дропнут, так что Интернет атаки не заметит. Адрес, впрочем, из интернета доступен не будет, так как «хороший» или «плохой» трафик машрутизатор разобрать не может.

Большое спасибо коллегам, которые помогали с информацией и указывали на неточности в статье, и отдельное спасибо borisblade за рисунки с Тирексом.

2.27. Что такое сеть Интернет и как она работает?

Интернет (англ. Internet — между сетей) — гигантская всемирная компьютерная сеть, объединяющая десятки тысяч сетей всего мира. Её назначение — обеспечить любому желающему постоянный доступ к любой информации. Интернет предлагает практически неограниченные информационные ресурсы, полезные сведения, учёбу, развлечения, возможность общения с компетентными людьми, услуги удалённого доступа, передачи файлов, электронной почты и многое другое. Интернет обеспечивает принципиально новый способ общения людей, не имеющий аналогов в мире.

Благодаря сети стал доступен (бесплатно или за умеренную плату) огромный объём информации. Так, пользователь в любой стране может связаться с людьми, разделяющими его интересы, или получить ценные сведения в электронных библиотеках, даже если они находятся на другом конце света.

Нужная информация окажется в его компьютере за считанные секунды, пройдя путь по длинной цепочке промежуточных компьютеров, по кабелям и по радио, через горы и моря, по дну океана и через спутник.

Интернет финансируется правительствами, научными и образовательными учреждениями, коммерческими структурами и миллионами частных лиц во всех частях света, но никто конкретно не является её владельцем. Управляет сетью «Совет по архитектуре Интернет«, формируемый из приглашённых добровольцев.

Сеть была создана в 1984 году, и сейчас ею пользуются примерно сорок миллионов человек. Интернет всё время изменяется, поскольку имеет много квалифицированных пользователей, которые пишут программы для себя, а затем распространяют их среди желающих. Постоянно появляются новые серверы, а существующие обновляют свой «репертуар». Стремительно растут информационные потоки.

Как можно связаться с Интернет? Самый распространенный и недорогой способ — посредством модема и телефонной линии. При этом используются три типа подключения, отличающиеся друг от друга по объёму услуг и цене:

1. почтовое — позволяет только обмениваться электронной почтой с любым пользователем Интернет, самое дешёвое;
2. сеансное в режиме on-line («на прямом проводе») — работа в диалоговом режиме — все возможности сети на время сеанса;
3. прямое (личное), самое дорогостоящее — все возможности в любое время.

При работе в сеансном режиме доступ к Интернет обычно покупается у провайдеров (англ. provide — предоставлять, обеспечивать) — фирм, предоставляющих доступ к некоторой части Интернет и поставляющих её пользователям разнообразные услуги.
Как связываются между собой сети в Интернет?
Отдельные участки Интернет представляют собой сети различной архитектуры, которые связываются между собой с помощью маршрутизаторов. Передаваемые данные разбиваются на небольшие порции, называемые пакетами. Каждый пакет перемещается по сети независимо от других пакетов.

Сети в Интернет неограниченно коммутируются (т.е. связываются) друг с другом, потому что все компьютеры, участвующие в передаче данных, используют единый протокол коммуникации TCP/IP (читается «ти-си-пи/ай-пи«).

На самом деле протокол TCP/IP — это два разных протокола, определяющих различные аспекты передачи данных в сети:

•  
  • протокол TCP (Transmission Control Protocol) — протокол управления передачей данных, использующий автоматическую повторную передачу пакетов, содержащих ошибки; этот протокол отвечает за разбиение передаваемой информации на пакеты и правильное восстановление информации из пакетов получателя;
  • протокол IP (Internet Protocol) — протокол межсетевого взаимодействия, отвечающий за адресацию и позволяющий пакету на пути к конечному пункту назначения проходить по нескольким сетям.

Схема передачи информации по протоколу TCP/IP такова: протокол ТСР разбивает информацию на пакеты и нумерует все пакеты; далее с помощью протокола IP все пакеты передаются получателю, где с помощью протокола ТСР проверяется, все ли пакеты получены; после получения всех пакетов протокол ТСР располагает их в нужном порядке и собирает в единое целое.

Каким образом пакет находит своего получателя?

Каждый компьютер, подключенный к сети Интернет имеет два равноценных уникальных адреса: цифровой IP-адрес и символический доменный адрес. Присваивание адресов происходит по следующей схеме: международная организация Сетевой информационный центр выдает группы адресов владельцам локальных сетей, а последние распределяют конкретные адреса по своему усмотрению.

IP-адрес компьютера имеет длину 4 байта. Обычно первый и второй байты определяют адрес сети, третий байт определяет адрес подсети, а четвертый — адрес компьютера в подсети. Для удобства IP-адрес записывают в виде четырех чисел со значениями от 0 до 255, разделенных точками, например: 145.37.5.150. Адрес сети - 145.37; адрес подсети — 5; адрес компьютера в подсети — 150.

Доменный адрес (англ. domain — область), в отличие от цифрового, является символическим и легче запоминается человеком. Пример доменного адреса: barsuk.les.nora.ru. Здесь домен barsuk — имя реального компьютера, обладающего IP-адресом, домен les — имя группы, присвоившей имя этому компьютеру, домен nora — имя более крупной группы, присвоившей имя домену les, и т.д. В процессе передачи данных доменный адрес преобразуются в IP-адрес. Механизм такого преобразования подробно описан в [54].

Основные сервисы системы Интернет.
World Wide Web (WWW, «Всемирная паутина») — основной инструмент Интернет, её главный информационный сервис.

World Wide Web (WWW, «Всемирная паутина») — гипертекстовая, а точнее, гипермедийная информационная система поиска ресурсов Интернет и доступа к ним.

Гипертекст — информационная структура, позволяющая устанавливать смысловые связи между элементами текста на экране компьютера таким образом, чтобы можно было легко осуществлять переходы от одного элемента к другому. На практике в гипертексте некоторые слова выделяют путем подчёркивания или окрашивания в другой цвет. Выделение слова говорит о наличии связи этого слова с некоторым документом, в котором тема, связанная с выделенным словом, рассматривается более подробно.

Гипермедиа — это то, что получится, если в определении гипертекста заменить слово «текст» на «любые виды информации«: звук, графику, видео. Такие гипермедийные ссылки возможны, поскольку наряду с текстовой информацией можно связывать и любую другую двоичную информацию, например, закодированный звук или графику, Так, если программа отображает карту мира и если пользователь выбирает на этой карте с помощью мыши какой-либо континент, программа может тут же дать о нём графическую, звуковую и текстовую информацию.

Система WWW построена на специальном протоколе передачи данных, который называется протоколом передачи гипертекста HTTP (читается «эйч-ти-ти-пи«, HyperText Transfer Protocol).

Всё содержимое системы WWW состоит из WWW-страниц, называемых сайтами (англ. site — участок).

WWW-cтраницы (cайты) — гипермедийные документы системы World Wide Web. Создаются с помощью языка разметки гипертекста HTML (Hypertext markup language).

Язык HTML позволяет добавлять к текстовым документам специальные командные фрагменты — тэги (англ. tag — «этикетка, ярлык») таким образом, что становится возможным связывать с этими документами другие тексты, графику, звук и видео, задавать заголовки различных уровней, разделять текст на абзацы, строить таблицы и т.д. Например, заголовок документа может иметь такой вид: <TITLE> Клуб любителей персиков </TITLE>

Одну WWW-страницу на самом деле обычно составляет набор гипермедийных документов, расположенных на одном сервере, переплетённых взаимными ссылками и связанных по смыслу (например, содержащих информацию об одном учебном заведении или об одном музее). Каждый документ страницы, в свою очередь, может содержать несколько экранных страниц текста и иллюстраций. Каждая WWW-страница имеет свой «титульный лист» (англ. «homepage«) — гипермедийный документ, содержащий ссылки на главные составные части страницы. Адреса «титульных листов» распространяются в Интернет в качестве адресов страниц.

Личные страницы — такие WWW-страницы, которые принадлежат не фирмам и не организациям, а отдельным людям. Содержание и оформление такой страницы зависит только от её автора.

При работе с системой WWW пользователи имеют дело с программами-клиентами системы, называемыми браузерами.

Браузеры (англ. browse — листать, просматривать) — программы, с помощью которых пользователь организует диалог с системой WWW: просматривает WWW страницы, взаимодействует с WWW-cерверами и другими ресурсами в Интернет.

Существуют сотни программ-браузеров. Самые популярные браузеры: Netscape Navigator и Microsoft Explorer.

Браузеры WWW умеют взаимодействовать с любыми типами серверов, используя при этом их собственные протоколы. Информацию, полученную от любого сервера, браузер WWW выводит на экран в стандартной, удобной для восприятия форме. При этом переключения с одного протокола на другой для пользователя часто остаются незамеченными.

Программа удалённого доступа Telnet. Позволяет входить в другую вычислительную систему, работающую в Интернет, с помощью протокола TELNET. Эта программа состоит из двух компонент: программы-клиента, которая выполняется на компьютере-клиенте, и программы-сервера, которая выполняется на компьютере-сервере.

Функции программы-клиента:

•  
  • установление соединения с сервером;
  • приём от абонента входных данных, преобразование их к стандартному формату и отсылка серверу;
  • приём от сервера результатов запроса в стандартном формате и переформатирование их в вид, удобный клиенту.

Функции программы-сервера

:

•  
  • ожидание запроса в стандартной форме;
  • обслуживание этого запроса;
  • отсылка результатов программе-клиенту.

Telnet — простое и поэтому универсальное средство связи в Интернет.

Программа пересылки файлов Ftp. Перемещает копии файлов с одного узла Интернет на другой в соответствии с протоколом FTP (File Transfer Protocol — «протокол передачи файлов»). При этом не имеет значения, где эти узлы расположены и как соединены между собой.

Компьютеры, на которых есть файлы для общего пользования, называются FTP-серверами. В Интернет имеется более 10 Терабайт бесплатных файлов и программ.

Электронная почта (Electronic mail, англ. mail — почта, сокр. E-mail, читается «и-мэйл»). Служит для передачи текстовых сообщений в пределах Интернет, а также между другими сетями электронной почты. К тексту письма современные почтовые программы позволяют прикреплять звуковые и графические файлы, а также двоичные файлы — программы.

При использовании электронной почты каждому абоненту присваивается уникальный почтовый адрес, формат которого имеет вид: <имя пользователя> @ < имя почтового сервера>. Например: [email protected], где earth — имя пользователя, space.com — имя компьютера, @ — разделительный символ «эт коммерческое».

Сообщения, поступающие по E-Mail, хранятся в специальном «почтовом» компьютере в выделенной для получателя области дисковой памяти (его «почтовом ящике«), откуда он может их выгрузить и прочитать с помощью специальной программы-клиента.

Для отсылки сообщения нужно знать электронный адрес абонента. При качественной связи электронное письмо доходит в любую точку мира в течение нескольких минут.

Пользователи электронной почты стремятся придерживаться правил сетевого этикета (нэтикета), а для выражения эмоций используют схематические изображения человеческого лица, так называемые смайлики (англ. smiley, «улыбочка»), некоторые из которых приведены ниже.

Смайлики (рассматривайте, склонив голову влево)
🙂 улыбка :-))) хохот :-~) насморк :*) пьяница :-{) усатый :-[ вампир -:-) панк	:-Q курит :-@ кричит 🙁 грусть :’-( плачет 😉 хитрец >:-( злится : 0 зевает	:-)~ пускает слюнки 8:-) маленькая девочка :-* cъел горькое :’-) плачет от счастья :-& поклялся молчать O-) аквалангист =8-) носит очки

Cистема телеконференций Usenet (от Users Network). Эта система организует коллективные обсуждения по различным направлениям, называемые телеконференциями. В каждой телеконференции проводится ряд дискуссий по конкретным темам.

Сегодня Usenet имеет более десяти тысяч дискуссионных групп (NewsGroups) или телеконференций, каждая из которых посвящена определённой теме и является средством обмена мнениями. Телеконференции разбиты на несколько групп:

•  
  • news — вопросы, касающиеся системы телеконференций;
  • comp — компьютеры и программное обеспечение;
  • rec — развлечения, хобби и искусства;
  • sci — научно-исследовательская деятельность и приложения;
  • soc — социальные вопросы;
  • talk — дебаты по различным спорным вопросам;
  • misc — всё остальное.

Внутри этих категорий существует иерархия. Так, например, rec.music.beatles — это дискуссия о творчестве Битлз, входящая в подгруппу «музыка» группы дискуссий по искусству.

Существует большой выбор программ чтения телеконференций, которые формируют материал дискуссий в упорядоченном виде и предоставляют в распоряжение корреспондентов.

Аналог телеконференций в других сетях — «электронная доска объявлений» (Bulletin Board System, BBS).

Системы информационного поиска сети Интернет

В Интернет представлена информация на любые темы, которые только можно себе представить. Но найти в ней нужную информацию не так-то легко из-за того, что сеть по своей природе не имеет чёткой структуры. Поэтому для ориентировки в Интернет и быстрого получения свежей справочной информации разработаны системы поиска информации.

Все системы поиска информации Интернет располагаются на специально выделенных компьютерах с мощными каналами связи. Ежеминутно они бесплатно обслуживают огромное количество клиентов.

Поисковые системы можно разбить на два типа:

•  
  • предметные каталоги, формируемые людьми-редакторами;
  • автоматические индексы, формируемые специальными компьютерными программами, без участия людей.

Системы, основанные на предметных каталогах. Используют базы данных, формируемые специалистами-редакторами, которые отбирают информацию, устанавливают связи для баз данных, организуют и снабжают данные в разных поисковых категориях перекрёстными ссылками. Кампании, владеющие предметными каталогами, непрерывно исследуют, описывают и каталогизируют содержимое WWW-cерверов и других сетевых ресурсов, разбросанных по всему миру. В результате этой работы клиенты Интернет имеют постоянно обновляющиеся иерархические (древовидные) каталоги, на верхнем уровне которых собраны самые общие категории, такие как «бизнес«, «наука«, «искусство» и т.п., а элементы самого нижнего уровня представляют собой ссылки на отдельные WWW-страницы и серверы вместе с кратким описанием их содержимого.

Пример. Если нужно выяснить, какая в мире имеется информация о пище динозавров, достаточно спуститься по иерархии:

Науки ==> Млекопитающие ==> Палеонтология ==> Динозавры ==> Пища.
Каталоги, составленные людьми, более осмыслены, чем автоматические индексы. Их очень мало, так как их создание и поддержка требуют огромных затрат. Для примера рассмотрим самый популярный предметный каталог Yahoo!, который обладает одной из крупнейших баз данных. Имеет информационные базы для детей и подростков. Поддерживает два основных метода работы с каталогом — поиск по ключевым словам и поиск по иерархическому дереву разделов. Не принимает запросов на естественном языке.

Автоматические индексы. Переоценить их трудно. Поиск по ключевым словам в одной базе данных, занимающий в худшем случае несколько секунд, принесёт те же результаты, что и обшаривание всех WWW-страниц во всей сети Интернет.

Автоматический индекс состоит из трёх частей:

•  
  • программы-робота;
  • базы данных, собираемой этим роботом;
  • интерфейса для поиска в этой базе, с которым и работает пользователь.

Все эти компоненты функционируют без вмешательства человека.

К автоматическим индексам следует прибегать только тогда, когда ключевые слова точно известны, например, фамилия человека или несколько специфических терминов из соответствующей области. Индексы получают информацию из каждого отдельного узла, регистрируют и индексируют её и добавляют к своим базам данных.

Среди известных индексов выделяется: AltaVista — одна из самых мощных полностью автоматических поисковых систем. Обладает полнотекстовой базой данных. Выдаёт наибольшее количество ссылок. Проиндексировано 30 млн. страниц с 300 тысяч серверов и 4 млн. статей из телеконференций Usenet. За один день AltaVista обслуживает около 20 млн. запросов.

В Интернет один и тот же узел сети может одновременно работать по нескольким протоколам. Поэтому крупные узлы сети сейчас обладают полным набором серверов, и к ним можно обращаться почти по любому из существующих протоколов.

Структура сети Интернет: основные принципы работы

Сегодня Интернетом никого не удивишь. Доступ в эту сеть ежедневно осуществляет огромное количество пользователей. По данным 2015 года, количество подключенных юзеров превысило 3,3 миллиарда. Правда, далеко не все знают, что представляет собой структура информационных ресурсов сети Интернет в техническом плане. Большинству это, в общем-то, и не нужно. Однако основы, заложенные в принципы функционирования Всемирной паутины, хотя бы на начальном уровне знать все-таки нужно.

Что такое Интернет в современной интерпретации

Вообще, когда идет речь о современном Интернете, достаточно часто вместо этого употребляется понятие Всемирной паутины или Сети, в которую объединены компьютеры со всех концов мира.

В общем-то верно, но здесь следует сделать одно уточнение. Как известно, ни один компьютер напрямую к Интернету не подключается, только через поставщика услуг, к которому присоединено еще Бог знает сколько других терминалов или мобильных устройств. Получается, что все они объединены в одну сеть. И в этом смысле Интернет называют «сетью сетей».

Действительно, структура сети Интернет строится на объединении, так сказать, подсетей и имеет высокотехнологическую иерархию. Кроме того, обращение к тому или иному ресурсу невозможно представить себе без маршрутизатора, который способен выбирать оптимальный путь для ускоренного доступа к заданному ресурсу.

И вот что интересно. У Интернета как такового нет владельца, а сама сеть является скорее виртуальным пространством, которое с каждым днем воздействует на человека все больше и больше, порой даже заменяя реальность. Плохо это или хорошо, не нам судить. Но остановимся на основных аспектах построения и функционирования Всемирной паутины.

Структура глобальной сети Интернет: история появления и развития

Таким, каким мы его знаем сегодня, Интернет был не всегда. Если копнуть в историю, следует отметить, что первые попытки создания единой информационной сети, которая бы могла не только передавать данные, но и служить в некотором роде «переводчиком» множества языков программирования для восприятия информации, были предприняты еще в далеком 1962 году, в самый разгар «холодной войны» между США и СССР. Тогда и появилась программа на основе теории коммутации пакетов для передачи данных Леонарда Клейнрока, которой руководил Джозеф Ликлайдер. Главным направлением стала не только передача информации, но и ее «неуничтожаемость».

На основе этих разработок в 1969 году и возникла первая сеть, получившая название ARPANet, ставшая прародительницей Интернета, или World Wide Web. В 1971 году была разработана первая программа для отправки и приема электронной почты, к 1973 году, когда был продолжен евроатлантический кабель, сеть стала международной, в 1983 году перешла на унифицированный протокол TCP/IP, в 1984 году появилась технология IRC, позволявшая общаться в чате. И только к 1989 году в ЦЕРНе созрела идея создания глобальной паутины, которую сейчас и принято называть Интернетом. Конечно, ей было далеко до модели, использующейся сейчас, тем не менее некоторые основные принципы, которые включает в себя структура сети Интернет, и до сих пор остались неизменными.

Инфраструктура Всемирной паутины

Теперь давайте посмотрим, каким же образом удалось объединить отдельные компьютерные терминалы и сети на их основе в единое целое. Ключевым принципом стало использование пакетной передачи данных при помощи маршрутизации на основе универсального протокола, который был бы понятен любой машине. То есть информация не представляется в виде отдельных битов, байтов или символов, а передается в виде форматированного блока (пакета), который может содержать достаточно длинные комбинации различных последовательностей.

Однако сама передача происходит не как попало. При этом иерархическая структура и ресурсы сети Интернет имеют несколько основных уровней:

• Магистраль (система высокоскоростных серверов, соединенных между собой).
• Крупные сети и точки доступа, подключенные к основной магистрали.
• Региональные сети рангом ниже.
• Интернет-провайдеры, предоставляющие услуги доступа (ISP).
• Конечные пользователи.

Структура информации в сети Интернет такова, что терминалы, на которых она хранится, называются серверами, а пользовательские (считывающие или принимающие ее, а также отправляющие обратные отклики и потоки) машины – рабочими станциями. Передача же самой информации, как уже говорилось выше, осуществляется на основе маршрутизаторов. Но такая схема представлена исключительно для простоты понимания вопроса. На самом деле все гораздо сложнее.

Основные протоколы

Теперь мы подходим к одному из ключевых понятий, без которого невозможно представить, что собой представляет структура сети Интернет. Это универсальные протоколы. Сегодня их существует достаточно много, однако основным для Интернета является TCP/IP.

При этом нужно четко разграничивать два термина. Протокол IP (межсетевой) является одним из средств маршрутизации, то есть отвечает исключительно за доставку пакетов данных, но никоим образом не несет ответственности за целостность и безопасность передаваемой информации. Протокол TCP, наоборот, является средством обеспечения сеансовой связи между отправителем и получателем на основе логического соединения между двумя точками с так называемой гарантированной доставкой пакетов, причем абсолютно в неповрежденном виде.

Сегодня TCP/IP является стандартом Интернета де-факто, хотя существует и множество других протоколов, например UDP (транспортный), ICMP и RIP (маршрутизаторы), DNS и ARP (идентификационные для сетевых адресов), FTP, HTTP, NNTP и TELNET (прикладные), IGP, GGP и EGP (шлюзовые), SMTP, POP3 и NFS (почтовые и протоколы доступа к файлам на удаленных терминалах) и т.д.

Система доменных имен

Отдельно следует отметить универсальный подход при доступе к ресурсам. Понятно, что писать адрес страницы вроде 127.11.92.785, чтобы попасть на нужный ресурс, не так-то и удобно (а тем более запоминать все эти комбинации). Поэтому в свое время была разработана уникальная доменная система имен, позволявшая вводить адрес в том виде, как мы его сегодня видим (на английском языке).

Но и тут есть своя собственная иерархия. В ней тоже различают несколько уровней. К примеру, к международным доменам верхнего уровня относятся ресурсы, независимые от идентификатора страны (GOV – правительственные, COM – коммерческие, EDU – образовательные, NET – сетевые, MIL – военные, ORG – общие организационные, не относящиеся ни к одному из вышеперечисленных типов).

Далее следуют доменные имена ресурсов, в которых явным образом указывается идентификатор страны. Например, US – США, RU – Россия, UA – Украина, DE – Германия, UK – Великобритания и т. д. Кроме того, такие домены имеют свои собственные подуровни вроде COM.UA, ORG.DE и т. д. В свою очередь, и здесь можно найти более четкую привязку на уровнях рангом ниже (KIEV.UA, KIEV.COM.UA и т. д.). Иными словами, при взгляде на адрес можно сразу же определить не только страну, но и территориальную принадлежность ресурса внутри нее.

Основные сервисы Интернета

Что же касается сервисов, которые сегодня можно найти в Интернете, в своих категориях они разделяются на электронную почту, новости и рассылки, файообменные сети, электронные платежные системы, Интернет-радио и телевидение, веб-форумы, блоги, социальные сети, Интернет-магазины и аукционы, образовательные проекты «Вики», видео- и аудио-хостинги и т. д. Поскольку в последнее время социальные сети стали наиболее популярными, остановимся на их структуре.

Структура социальных сетей Интернета

Общим признаком такого онлайн-сообщества является независимость от территориального положения или гражданства. Каждый пользователь создает собственный профайл (образ, место жительства в Сети, как хотите это назовите), а общение осуществляется при помощи системы передачи мгновенных сообщений, но не посредством чата, а в приватном режиме. С чатом можно сравнить разве что систему комментариев. Кроме того, любой зарегистрированный житель такого сообщества может оставлять так называемые посты, делиться с общественностью какими-то материалами или ссылками на другие издания и т. д.

Структура сети Интернет такова, что при задействовании определенных протоколов, вроде TCP/IP и IRC, все это делается совершенно элементарно. Главное условие – регистрация (создание логина и пароля для входа), а также указание хотя бы минимальной информации о себе.

Неудивительно, что персональные сайты и чаты медленно, но уверенно уходят в небытие. Даже некогда популярные «звонилки» вроде ICQ или QIP не выдерживают никакой конкуренции, ведь у социальных сетей возможностей гораздо больше.