Развитие компьютерных сетей, Интернет. Структура современного интернета

Интернет — крупнейшая компьютерная телекоммуникационная система мира, служащая средством доставки информации. Она воплотила важнейшие технологические и технические достижения НТР в области электроники и телекоммуникаций. Ее возникновение и развитие пришлось на вторую половину XX в., когда сложились необходимые технические предпосылки для создания системы:

• организовано массовое производство персональных компьютеров и насыщение ими не только сфер деловой жизни, но и быта многих десятков миллионов людей;

• созданы и проложены линии электросвязи высокой пропускной способности, соединившие большинство стран и регионов мира;

• внедрены унифицированные с компьютерами цифровые методы передачи информации по системам телекоммуникаций;

• достигнута широкая телефонизация ведущих промышленных стран Северной Америки и Западной Европы, позволившая подключить национальные компьютерные информационные сети к Интернету.

В информационном пространстве, охватывающем весь мир, источники информации и ее потребители зачастую отделены друг от друга огромными расстояниями, разными часовыми поясами, языковыми барьерами. Особенностью нематериального информационного продукта (товара) является возможность удовлетворения немедленного спроса на него с помощью современной техники и технологии телекоммуникационных систем. Этот продукт может быть передан по разным системам электросвязи в нужном для потребителя виде — текстовом, речевом, музыкальном, графическом, неподвижными или подвижными видеосюжетами в цветном или черно-белом исполнении.

Значение современных телекоммуникаций определяется:

• глобализацией средств связи, т.е. охватом всеми видами телекоммуникаций всех территорий и акваторий планеты и всего около земного пространства;

• интернационализацией средств связи, т.е. стандартизацией технических, технологических, организационных ее параметров в каждом из более чем двухсот государств мира;

• интеграцией всех видов электросвязи в единую мощную мировую систему телекоммуникаций;

• растущей обеспеченностью потребителей информации разными видами электросвязи в самых удаленных районах мира.
Общее количество технических средств для получения массовой аудио- и видеоинформации (радиоприемники, телевизоры) и для активной индивидуальной связи (все виды стационарных и мобильных телефонов) уже превысило в мире 4 млрд единиц и ежегодно увеличивается на сотни миллионов. Их плотность достаточно велика: в среднем на одну семью на планете приходится не менее двух видов этой аппаратуры. Для ряда регионов (Северная Америка, Западная Европа, Австралия) эти показатели значительно выше, а в отдельных государствах исключительно велики (в США суммарно на одну семью приходится в среднем до 15-17 единиц радиоприемников, телевизоров, телефонов, подключенных к системам связи компьютеров). Это позволяет получать самую разнообразную информацию со всего мира.

Использование современных средств связи для устойчивого обмена потоками информации впервые широко было применено в Интернете.

Интернет не имеет организационной структуры. Пользователи его услугами подключаются к различным национальным или международным, коммерческим или государственным компаниям в системах телекоммуникаций. Сформировалась сложная многоступенчатая схема выхода пользователей в Интернет через многочисленных посредников («провайдеров»). Компаний и посредников, обеспечивающих выход в сеть Интернета, многие тысячи. Им принадлежат линии связи, но чаще они их арендуют, определяя разные тарифы на услуги. Поэтому между ними идет жесткая конкурентная борьба за прибыли. Они зачастую привлекают пользователей сети предоставлением тех или иных льгот. Нередко отдельные каналы электросвязи в рабочие часы испытывают сильную перегрузку и не справляются с чрезмерно концентрированными во времени потоками информации по сетям Интернета.

Услуги Интернета обеспечиваются информацией, заложенной в так называемых главных компьютерах, число которых по разным оценкам колеблется от 5 до 9,5 млн. Они находятся в различных странах и регионах мира, и количество их быстро растет по мере все большего стремления коммерческих организаций разместить свою платную или бесплатную информацию в системе Интернета. К началу 1996 г. примерно 170 тыс. коммерческих компаний дали свою информацию в сети. Источником самой разнообразной информации могут быть десятки миллионов владельцев персональных компьютеров, через которые в сети Интернета возможна передача любого сообщения (типа электронной почты и др.).

Объемы выполняемой Интернетом работы имеют пока сугубо оценочный характер и определяются по ряду косвенных показателей: числа подключенных к его сети компьютеров, количества пользователей ею, объема или оборота коммерческих компаний, участвующих в его деятельности. Стать абонентом Интернета так же легко, как и отказаться от его услуг. Поэтому численность пользователей услугами Интернета в 1998 г. по разным оценкам колебалась от 230 до 250 млн. Одним компьютером может пользоваться несколько человек, а поэтому общее количество прибегавших в 90-е гг. к услугам Интернета пользователей могло быть и больше. Структура идущей по сетям информации Интернета чрезвычайно сложна и включает практически все сферы интересов современного общества: от самого разнообразного справочного материала, образовательных курсов до получения различной коммерческой, технической, научной и все чаще текущей газетной, развлекательной информации. Через эту всемирную компьютерную систему можно вести гораздо более дешевые телефонные переговоры, по ней проходят послания электронной почты. Она позволяет организовывать видеоконференции с большим числом участников.

В функционировании такой сложной системы, как Интернет, имеется ряд нерешенных проблем. Одна из них — техническая, которая предопределяет будущее развитие Интернета. При большой ее суточной или сезонной перегрузке снижается качество информации у потребителя. Это проявляется в сильном падении скорости передачи информации на линиях связи. В результате целый ряд видов информации (графической, видеосюжеты) вообще не может пройти по каналам. Передача же больших массивов текстовой информации растягивается на продолжительное время. Это обусловливает соответственно и более высокую плату потребителя за услуги Интернета.

В настоящее время в сети Internet используются практически все известные линии связи от низкоскоростных телефонных линий до высокоскоростных цифровых спутниковых каналов. Фактически Internet состоит из множества локальных и глобальных сетей, принадлежащих различным компаниям и предприятиям, связанных между собой различными линиями связи. Internet можно представить себе в виде мозаики сложенной из небольших сетей разной величины, которые активно взаимодействуют одна с другой, пересылая файлы, сообщения и т.п.

2. Краткая история создания мировой компьютерной сети

Начало создания всемирной компьютерной сети Интернет относится к 1969 г., когда в США агентство АРПА (Агентство исследовательских проектов особой сложности), выполнявшее заказ Пентагона, объединило линиями связи четыре мощных компьютера, организовав экспериментальную межрегиональную сеть, получившую название «Арпанет». Проект включал в себя объединение компьютеров военных, научных и образовательных учреждений в сеть, которая могла бы сохранить работоспособность в условиях ядерной атаки. Это был ответ США на запуск 4 октября 1957 года Советским Союзом первого искусственного спутника Земли. Основной идеей проекта была децентрализация управления и подчинения, чтобы выход из строя одного или нескольких сегментов сети не привел бы ее к коллапсу. Это требование дает ключ к пониманию принципов построения и структуры Internet. В проектируемой модели сети всегда была связь между компьютером-источником и компьютером-приемником (станцией назначения). Сеть предназначалась исключительно для военных целей и должна была надежно функционировать в случае атомной войны: при выходе части узлов (компьютеров) или каналов из строя продолжали бы работать оставшиеся, обеспечивая все условия связи. Сохранение жизнеспособности сети гарантировало получение необходимой информации из уцелевших после ядерных ударов банков данных для принятия решений в критических ситуациях.

Эксплуатация чрезвычайно дорогих компьютеров и связывающих их сетей, которые оставались слабо загруженными вне критических ситуаций, обходилась военному ведомству США очень дорого. Было принято решение подсоединить к Арпанету на коммерческой основе локальные специализированные компьютерные сети многих университетов, научных центров и лабораторий в разных штатах США. Эта задача облегчалась тем, что большинство из них выполняло исследовательские работы по заказам Пентагона. Тем самым сохранялись основные организационные и конструкционные технологические принципы функционирования Арпанета.
До начала 80-х гг. Арпанет оставалась преимущественно специализированной научно-исследовательской и учебной компьютерной сетью США. Обмен разнообразной информацией между научными и учебными центрами рос очень быстро и достиг впечатляющих объемов. Поэтому потребовалась коренная модернизация линий связи, объединявших компьютеры 1500 таких центров страны. После ее завершения скорости передачи информации по ним увеличились в 30 раз и составили 45 млн бит (1400 машинописных страниц) в секунду. Возникла проблема выделения научной компьютерной сети в самостоятельную узкоспециализированную и вывода ее из Арпанета. Такая сеть — CSNET — для ученых-компьютерщиков была создана.

В 1983 г. Арпанет, полностью конверсированная и превращенная в коммерческую сеть, получила название Интернет. Ее быстрому развитию способствовало:

• создание в те же годы персональных компьютеров, затем последовавшее их массовое производство, возможность подключения компьютера к телефонной линии с целью получения местной, региональной, национальной и международной информации и обмена ею;

• проявление интереса к услугам Интернета многих компаний, фирм и особенно частных лиц;

•накопленный опыт населения в использовании национальных информационных сетей.

В 1987 году число компьютеров, подключенных к Intenet, составило более 10 000. К 1989 году это число достигло 100 000.

Широкие международные функции Интернет стал выполнять после того, как в Европейском центре ядерных исследований в Женеве была разработана система World Wide Web, или WWW — «Всемирная паутина». Новый протокол передачи (технология WWW) объединил информационные узлы (серверы) и каналы связи, позволил согласовать мировую схему адресов и кодов для поставщиков информации и пользователей услугами сети. Благодаря WWW, Интернет был подключен к целому ряду национальных специализированных и универсальных сетей. Стало быстро расти число пользователей Интернета не только в США, но и во всем мире.

11.1.4. Современная структура сети Интернет
В настоящее время основу сети Интернет составляют высокоскоростные магистральные сети. Независимые сети подключаются к магистральной сети через точки сетевого доступа NAP (Network Access Point). Независимые сети рассматриваются как автономные системы, то есть каждая из них имеет собственное административное управление и собственные протоколы маршрутизации. Изменение протоколов маршрутизации внутри автономной системы не влияет на работу остальных систем. Деление сети Интернет на автономные системы позволяет распределить информацию о топологии всей сети и существенно упростить маршрутизацию.
Автономная система должна состоять не менее чем из 32 меньших по размеру сетей. Обычно в качестве автономных систем выступают крупные, независимые, национальные сети. Примерами подобных сетей являются сеть EUNet, охватывающая страны центральной Европы, сеть RUNet, объединяющая университеты России. Автономные сети могут образовывать компании, специализирующиеся на предоставлении услуг доступа в сеть Интернет, - провайдеры. Такими провайдерами, например, являются компания UUNET в США и компания Relcom в России.
Внутри автономной системы данные предаются от одной сети к другой, пока не достигнут точки сопряжения с другой автономной системой. Обмен данными возможен только в том случае, если между автономными системами существуют соглашения о предоставлении транзита. По этой причине для пользователей разных автономных систем время доступа к одному и тому же ресурсу может существенно различаться.
Сети, включенные в автономные системы, представляют собой региональные сети, сети университетов, исследовательских центров и коммерческих фирм, а также сети более мелких региональных провайдеров.
Важным параметром, определяющим качество работы в сети Интернет, является скорость доступа к ресурсам сети. Скорость доступа определяется пропускной способностью канала связи внутри автономной системы и между автономными системами. Для модемного соединения, которое используют большинство домашних пользователей персональных компьютеров, пропускная способность канала невелика - от 19,2 до 57,6 Кбит/с; для выделенных телефонных линий, часто используемых для подключения к сети Интернет небольших локальных компьютерных сетей, - от 64 Кбит/с до 2 Мбит/с; для спутниковых и оптоволоконных каналов связи, которые в основном используются для создания автономных сетей, - от 2 Мбит/с и выше.