Организация взаимодействия в сети Интернет
Сеть Интернет объединяет десятки миллионов компьютеров самых разных типов: от персональных компьютеров разных моделей до больших ЭВМ (мэйнфреймов) и суперкомпьютеров. Найти единый язык общения таких различных машин друг с другом — весьма сложная задача. Она решается благодаря использованию созданной для этой сети системы протоколов общения компьютеров. Протокол — совокупность правил, регламентирующая функции управления передачей данных между компонентами компьютерной сети.
Основу этой системы составляют два главных протокола:
Internet Protocol (IP) — межсетевой протокол;
Transmission Control Protocol (TCP) — протокол управления передачей.
Протокол IP организует разбиение сообщений на электронные пакеты (IP-дейтаграммы), определяет маршруты отправляемых пакетов и обрабатывает поступающие.
TCP управляет потоком данных, обрабатывает ошибки и гарантирует, что информационные пакеты получены и собраны в полном составе и необходимом порядке.
Существует еще один протокол Интернета: протокол дейтаграммы пользователя (UDP — User Datagram Protocol) — более простой и служащий для неответственных пересылок данных.
Последовательность процедур использования этих протоколов следующая.
Информация для передачи упаковывается средствами прикладной программы в блоки определенного формата. Протокол IP разделяет эти блоки на пакеты, каждый из которых получает номер и заголовок.
Механизм работы межсетевых протоколов TCP/IP подобен действиям почтовой службы.
1. Пересылаемые по обычной почте письменные сообщения упаковываются в конверты (письма), на которых должны стоять адреса отправителя и получателя. Точно так же действуют и компьютеры: разделяют и упаковывают информационные блоки в электронные пакеты и передают их оптимальным путем от одного компьютера к другому. У этих электронных информационных пакетов, как и у почтовых, есть стандартная упаковка: текст информационного сообщения запаковывается в кодовый конверт, формируемый из специальных символов начала и конца и заголовка сообщения, в котором указываются адреса отправителя и получателя (так называемые IP-адреса). Такой кодовый конверт обеспечивает целостность сообщения и служит его проводником в сети.
2. Отправленное письмо поступает в распоряжение почтовой службы. В каждом почтовом отделении читается адрес получателя, определяется, через какие другие почтовые отделения следует отправить письмо получателю оптимальным образом, после чего письмо пересылается следующему выбранному отделению связи. Примерно такой же алгоритм передачи электронных пакетов реализован и в сети Интернет. Роль почтовых отделений выполняют компьютеры-маршрутизаторы, объединяющие отдельные участки сети между собой.
Электронные пакеты имеют стандартный размер: одно длинное сообщение нередко размещается в нескольких пакетах и, наоборот, в одном пакете может содержаться несколько коротких сообщений, если у них одинаковый адрес получателя. Каждый пакет доставляется адресату независимо от всех других по оптимальному на текущий момент маршруту. Иначе говоря, взаимосвязанные пакеты и пакеты от одного компьютера к другому могут передаваться разными путями. При этом по одному каналу допускается передавать пакеты, направляющиеся в совершенно разные части сети. Это позволяет наиболее эффективно использовать ресурсы системы телекоммуникаций и обходить поврежденные ее участки.
На приемном конце у получателя проверяется качество каждого поступившего пакета (не произошло ли искажения информации при передаче), все пакеты одного длинного сообщения собираются вместе, проверяется наличие всех пакетов этого сообщения и в случае полноты и достоверности пакеты объединяются в одно сообщение. Если пакет информации потерялся или исказился, запрашивается его копия. Поскольку сообщение восстанавливается только после получения всех неискаженных пакетов, последовательность их поступления значения не имеет.
Протоколы IP и TCP настолько тесно связаны, что их часто приводят под одним названием — протоколы TCP/IP.
На основе этих протоколов разработаны многие сетевые сервисные протоколы, среди которых следует отметить:
File Transfer Protocol (FTP) — протокол передачи файлов;
Telnet — протокол удаленного доступа, т.е. дистанционного исполнения команд на удаленном компьютере;
Simple Mail Transfer Protocol (SMTP) — простой протокол пересылки электронной почты;
Hyper Text Transfer Protocol (HTTP) — протокол передачи гипертекста (используется при передаче сообщений в World Wide Web);
Network News Transfer Protocol (NNTP) — протокол передачи новостей (телеконференций).
Адресация в Интернет
К адресам хост-компьютеров в сети предъявляются специальные требования. Адрес, с одной стороны, должен иметь формат,
позволяющий просто выполнять его автоматическую обработку, а с другой — иметь семантическую окраску, т. е. нести некоторую информацию об адресуемом объекте.
Поэтому адреса хост-компьютеров в сети Интернет могут иметь двойную кодировку:
обязательную, удобную для работы системы телекоммуникации в сети — дружественный компьютеру цифровой IP-адрес;
необязательную, удобную для абонента сети — дружественный пользователю доменный DNS-адрес (DNS — Domain Name System).
Система IP-адресации учитывает структуру Интернета, т.е. то, что Интернет является сетью сетей, а не объединением отдельных компьютеров. IP-адрес состоит из двух частей, одна из которых является адресом сети, а другая — адресом компьютера в данной сети. Чтобы обеспечить максимальную гибкость в процессе распределения IP-адресов, адреса в зависимости от числа компьютеров в сети относятся к одному из трех классов — А, В или С. Первые биты адреса отводятся для идентификации класса, а остальные разделяются на адрес сети и адрес компьютера (табл. 4.1).
Таблица 4.1 IP-адресация в сетях различных классов
| Класс сети Тип сети Разрядность адреса сети.бит Разрядность адреса компьютера, бит, А 0 7 24 В 10 14 16 С 110 21 8 |
Например, адрес сети класса А имеет только 7 битов для адреса сети и 24 бита для адреса компьютера, т.е. может существовать лишь 27 = 128 сетей этого класса, зато в каждой сети может содержаться 224 = 16 777 216 компьютеров.
В десятичной записи IP-адрес состоит из четырех чисел, разделенных точками, каждое из которых лежит в диапазоне от 0 до 255. Достаточно просто определить по первому числу IP-адреса компьютера его принадлежность к сети того или иного класса:
адреса класса А — число от 0 до 127;
адреса класса В — число от 128 до 191;
адреса класса С — число от 192 до 223.
Так, если IP-адрес сервера некоторой компании записывается как 195.34.32.11, то он относится к сети класса С, адрес которой 195.34.32, а адрес компьютера в сети — 11.
Доменный адрес состоит из нескольких отделяемых друг от друга точкой буквенно-цифровых доменов (domain — область). Этот адрес построен на основе иерархической классификации: каждый домен, кроме крайнего левого, определяет целую группу компьютеров, выделенных по какому-либо признаку, при этом домен группы, находящейся слева, является подгруппой правого домена. Всего в сети сейчас насчитывается более 120 000 разных доменов.
Приведем географические двухбуквенные домены некоторых стран:
| Болгария bg |
| Канада ca |
| США us |
| ФРГ de |
Австрия — at
Великобритания— uk
Россия — ru
Франция — fr
Япония — jp
Существуют и домены, выделенные по тематическим признакам. Такие домены имеют трехбуквенное сокращенное название:
правительственные учреждения — gov;
коммерческие организации — com;
учебные заведения — edu;
военные учреждения — mil;
сетевые организации — net;
прочие организации — org.
Кроме того, в ноябре 2000 г. утверждены семь новых доменов высокого уровня: .museum, .name, .aero, .coop, .biz, .info и .pro.
.pro станет доменом для профессиональных групп — врачей, адвокатов и т. п. Личные веб-адреса будут регистрироваться в домене .name. Домен .aero предназначен для авиалиний, a .coop — для совместных коммерческих предприятий. Домен .biz отведен бизнесу, .info должен составить конкуренцию нынешнему .com. Назначение .museum очевидно из названия.
Доменный адрес может иметь произвольную длину. В отличие от цифрового адреса он читается в обратном порядке. Вначале указывается домен нижнего уровня — имя хост-компьютера, затем домены — имена подсети и сети, в которых он находится, и, наконец, домен верхнего уровня — чаще всего идентификатор географического региона (страны).
Итак, доменный адрес хост-компьютера включает в себя несколько уровней доменов. Каждый уровень отделяется от другого точкой. Слева от домена верхнего уровня располагаются другие имена. Все, находящееся слева, — поддомен для общего домена,