Глобальные сети Интернет, как целостной системы

ВВЕДЕНИЕ

Бурное развитие Интернета является самым значительным и волнующим событием в компьютерном мире после экспансии персональных компьютеров в начале 80-хх гг. XX столетия.

Глобальные компьютерные сети стали не только средством оперативного обмена информацией, но и огромным, к тому же, чрезвычайно мобильным хранилищем самой разнообразной информации. Объединение глобальных сетей Интернет знаменует собой третью информационную революцию, когда практически вся накопленная человечеством информация оказалась переведенной на электронные носители, а мощные компьютеры, объединенные в глобальные сети и снабженные эффективными средствами поиска информации, способны оперативно доставлять эту информацию пользователю из любого уголка планеты.

Целью моей работы является изучение глобальной сети Интернет как целостной системы.

Задачи:

1. Изучить состав глобальной  компьютерной сети Интернет.

2. Рассмотреть:

- какие устройства обеспечивают  целостное функционирование глобальной  компьютерной сети Интернет;

- какие технические и  социальные проблемы решаются  средствами глобальных компьютерных  сетей.

 

 

 

1. История развития глобальных  сетей

Из истории развития человеческого общества нам известно, что многие научные открытия и изобретения сильно повлияли на ее ход, на развитие цивилизации. К их числу относятся изобретение парового двигателя, открытие электричества, овладение атомной энергией, изобретение радио, телефона. Процессы резкого изменения в характере производства, в быту, к которым приводят важные научные открытия и изобретения, принято называть научно-технической революцией.

Появление и развитие компьютерной техники во второй половине XX века стало важнейшим фактором научно-технической революции. Одной из важнейших дат в истории Интернета можно считать 1957 г., когда в рамках Министерства обороны США (Department of Defence, DOD) выделилась отдельная структура – Агентство передовых исследовательских проектов (Advanced Research Projects Agency, DARPA). В 60-х гг. основные работы DARPA были как раз посвящены разработке метода соединений компьютеров друг с другом. Очень важно, что первую исследовательскую программу, посвященную системе глобальной коммуникации, начатую DARPA 4 октября 1962 г., возглавлял Дж. Ликлайдер, который опубликовал работу «Galactic Network». В ней он предсказывал возможность существования в будущем глобальной компьютерной связи между людьми, имеющими мгновенный доступ к программам и базам данных из любой точки земного шара. Его предвидение отражает современное устройство международной сети Интернет. Ликлайдер сумел убедить в реальности своей концепции группу ученых, среди которых был его будущий приемник – исследователь Массачусетского технологического института (MIT) Лоренс Робертс.[2, 5]. К концу 1969 г. В одну компьютерную сеть были объединены четыре исследовательских центра. Это сеть получила название ARPANET.

Следующим этапом являлось расширение сети по всей стране, что обеспечило бы высшее военное и политическое руководство надежным каналом связи в случае чрезвычайных обстоятельств, под которыми имелась в виду в первую очередь ядерная атака Советского Союза.

DARPA, вдохновленная успехом ARPANET, пригласило Роберта Кана для разработки новой программы «Internetting Project» с целью изучения методов соединения различных сетей между собой. Выдвигались следующие требования:

- универсальность концепции, не зависящей от внутреннего  устройства объединяемых сетей  и типов аппаратного и программного  обеспечения;

- максимальная надежность  связи при заведомо низком  качестве коммуникаций, средств связи и оборудования;

- возможность передачи  больших объемов информации.

Архитектура и принципы сети ARPANET не удовлетворяли выдвинутым требованиям, поэтому была поставлена задача разработки универсального протокола передачи данных. В октябре 1972 г. Роберт Кан организовал большую, весьма успешную демонстрацию ARPANET на Международной конференции по компьютерным коммуникациям (International Computer Communication Conference, ICCC). Это был первый показ на публике новой сетевой технологии. Также в 1972 г. Появилось первое «горячее» предложение – электронная почта.

Рей Томлинсон, движимый необходимостью создания для разработчиков ARPANET простых средств координации, написал базовые программы пересылки и чтения электронных сообщений. Робертс добавил к этим программам возможности выдачи списка сообщений, выборочного чтения, сохранения в файле, пересылки и подготовки ответа. С тех пор более чем на десять лет электронная почта стала крупнейшим сетевым приложением. Наконец, в 1974 г. Internet Network Working Group (INWG), созданная DARPA и руководимая Винтоном Серфом, разработала универсальный протокол передачи данных и объединения сетей Transmission Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP) – сердце Интернета.

В 1980 г. INWG под руководством Винтона Серфа объявила TCP/IP стандартом и представила план объединения существующих сетей, сформулировав основные его принципы:

- сети взаимодействуют  между собой по протоколу TCP/IP;

- объединение сетей производится  через специальные «шлюзы» (gateways).

- все подключаемые компьютеры  используют единые методы адресации.

В 1993 г. DARPA обязало использовать на всех компьютерах ARPANET протокол TCP/IP, на базе которого Министерство оборы США разделило сеть на две части: для военных целей – сеть MILNET, для научных исследований – сеть ARPANET.

Для объединения имеющихся шести крупных компьютерных центров и поддержания глобального академического и исследовательского сообщества в 1985 г. Национальный научный фонд США (National Science Foundation, NSF) начал разработку программы построения межрегиональной сети NSFNET. Для руководства проектом в 1986 г. был приглашен Стив Вульф. Но параллельно с военными и академическими исследованиями велось создание коммерческих компьютерных сетей. К разработке коммерческих стандартов локальных сетей одной из первых приступила фирма Xerox, учредив консорциум Ethernet, в который вошли также фирмы Intel и Dec. В 1980 г. консорциум выпустил документацию на сеть Ethernet. Локальные сети с успехом начали использоваться в самых различных учреждениях и компаниях.

Локальные сети буквально произвели революцию, позволив не только существенно увеличить производительность труда конторских служащих, но и повысить качество управления в целом. Правда, они были явно недостаточными для крупных корпораций, в первую очередь нефтяных, имеющих отделения в разных городах и даже странах. Поэтому вполне естественным стал их интерес к разработкам DARPA и подключению своих локальных сетей к фактически общенациональной сети NSFNET. Такое подключение могло быть произведено, очевидно, только на основе протокола TCP/IP.

В сентябре 1988 г. начала работу коммерческая выставка совместимых между собой продуктов, разработанных на основе TCP/IP. Подключение к сети стало доступным для любого желающего и зависело только от стремительно уменьшающихся тарифов за такое подключение. Это привело ко второму взрывообразному распространению сети Интернет, подхлестнутому изобретением технологии World Wide Web. К этому моменту темпы роста сети Интернет показали, что регулирование вопросов подключения и финансирования не может находиться в руках одного NSF. В 1995 г. произошла передача региональным сетям права взимать оплату за подсоединение многочисленных частных сетей к национальной магистрали, ставшей к тому времени уже «наднациональной».

2. Аппаратные средства  Интернета

2.1. Адресация в Интернете

Основными составляющими любой глобальной сети являются компьютерные узлы и каналы связи. Здесь можно провести аналогию с телефонной сетью: узлами телефонной сети являются АТС – автоматические телефонные станции, которые между собой объединены линиями связи и образуют городскую телефонную сеть. Телефон каждого абонента подключается к определенной АТС.

 

 

Таблица 1.

IP-адресация в сетях  различных классов

Класс A	0	Адрес сети (7 битов)			Адрес компьютера (24 бита)
Класс B	1	0	Адрес сети (14 битов)			Адрес компьютера (16 битов)
Класс C	1	1	0	Адрес сети (21 бит)			Адрес компьютера (8 битов)

 

 

В десятичной записи IP-адрес состоит из 4 чисел, разделенных точками, каждое из которых лежит в диапазоне от 0 до 255. Например, 193.126.7.29.

Достаточно просто определить по первому числу PI-адреса компьютера его принадлежность к сети того или иного класса:

- адреса класса A – число  от 0 до 127;

- адреса класса B – число  от 128 до 191;

- адреса класса С – число от 192 до 223.

Недостатки такой схемы начали проявляться довольно быстро: с переходом от больших машин к персональным и с ростом Интернета. Трафик, связанный с обновлением информации при добавлении компьютеров в Интернет, становился до неприличия большим. Кроме того, каждое имя в сети должно быть уникальным, а сделать это становилось все труднее и труднее. Поэтому к середине 80-х гг. появилась другая, более гибкая система именования – система доменных имен (Domain Name System, DNS).

DNS – это база данных, которая содержит информацию  о компьютерах, включенных в сеть  Интернет. Характер данных зависит  от конкретной машины, но чаще  всего информация включает имя  машины, IP-адрес и данные для маршрутизации почты. Доменная система имен выполняет несколько задач, но основная ее работа – преобразование имен компьютеров в IP-адреса и наоборот.

Наиболее известные домены первого уровня:

com – коммерческие организации (главным образом в США);

edu – образовательные;

gov – правительственные учреждения США;

mil – военные учреждения США;

net – различные сетевые агентства и Internet – провайдеры;

int – международные организации;

org – некоммерческие учреждения

2.2. Каналы связи

Существуют самые разные технические способы связи в глобальной сети:

- телефонные линии;

- электрическая кабельная  связь;

- оптоволоконная кабельная  связь;

- радиосвязь (через радиорелейные  линии, спутники связи).

Различные каналы связи различаются тремя основными свойствами: пропускной способностью, помехоустойчивостью, стоимостью. По параметру стоимости самыми дорогими являются оптоволоконные линии, самыми дешевыми – телефонные. Однако с уменьшением цены снижается и качество работы линии: уменьшается пропускная способность, сильнее влияют помехи. Практически не подвержены помехам оптоволоконные линии.

Пропускная способность – это максимальная скорость передачи информации по каналу. Обычно она выражается в килобитах в секунду или мегабитах в секунду.

На протяжении многих лет большинство пользователей Сети подключались к узлу через коммутируемые телефонные линии. Такое подключение производится с помощью специального устройства, которое называется модемом. Слово «модем» - это сокращенное объединение двух слов: «модулятор» и «демодулятор». Модем устанавливается как на компьютере пользователя, так и на узловом компьютере. Модем выполняет преобразование дискретного сигнала (выдаваемого компьютером) в непрерывный (аналоговый) сигнал (используемый в телефонной связи) и обратное преобразование. Основной характеристикой модема является предельная скорость передачи данных. В разных моделях она колеблется в диапазоне от 1200 бит/с до 56000 бит/с.

2.3. Программное обеспечение  Интернета

Работа Сети поддерживается определенным программным обеспечением. Это программное обеспечение функционирует на серверах и персональных компьютерах пользователей.

Программное обеспечение узловых компьютеров очень разнообразно. Условно его можно разделить на базовое (системное) и прикладное. Базовое программное обеспечение обеспечивает поддержку работы сети по протоколу TCP/IP – стандартному набору протоколов Интернета, то есть оно решает проблемы рассылки и приема информации. Прикладное программное обеспечение занимается обслуживанием разнообразных информационных услуг Сети, которые принято называть службами Интернета. Служба объединяет серверы и клиентские программы, обменивающиеся данными по некоторым прикладным протоколам. Для каждой службы существует своя сервер-программа: для электронной почты, для телеконференций, для WWW и пр. Узловой компьютер выполняет функцию сервера определенной службы Интернета, если на нем работает сервер-программа этой службы. Один и то же компьютер в зависимости от того, какая сервер-программа на нем в данный момент выполняется.

2.4. Как работает Интернет

Фактически речь идет о двух протоколах. Первый – TCP – протокол – TCP – протокол (Transmission Control Protocol – протокол управления передачей. Именно согласно этому протоколу всякое сообщение, которое нужно передать по Сети, разбирается на части. Эти части называются TCP- пакетами. Для доставки пакеты передаются протоколу IP, который к каждому пакету дописывает IP – адрес его доставки и еще некоторую служебную информацию. Таким образом, TCP – пакет – это аналог конверта с «кусочком» романа и адресом получателя. Каждый такой пакет будет самостоятельно перемещаться по сети независимо от других, но все они вместе соберутся у адресата. Далее, согласно протоколу TCP, происходит обратный процесс: из отдельных пакетов собирается исходное сообщение. Здесь, очевидно, необходимы те самые порядковые номера на конвертах: аналогичные номера содержатся и в TCP – пакетах. Если какой-то из пакетов не дошел или был испорчен при транспортировке, его передача будет запрошена повторно

Назначение IP - протокола (Internet Protocol) – доставка каждого отдельного пакета до места назначения. Пакеты передаются, как эстафетные палочки, от одного узла к другому. Причем маршруты для разных пакетов из одного и того же сообщения могут оказаться разными.

2.5. Служба передачи файлов

Часто эту службу называют по имени используемого протокола: FTP (File Transfer Protocol – протокол передачи файлов). Со стороны Сети работу службы обеспечивают FTP – серверы, а со стороны пользователей – FTP – клиенты.

Назначение FTP – сервера – хранение набора файлов самого разнообразного назначения. Чаще всего это программные файлы: средства системного и прикладного программного обеспечения. Но в наборах могут храниться файлы и любых других форматов: графические, звуковые, текстовые документы, файлы электронных таблиц и пр. Вся эта информацию образует иерархическую структуру папок (каталогов и подкаталогов)[3,10].