Принципы работы Интернета
Интернет использует архитектуру клиент-сервер. В соответствии с этим, существует клиентское и серверное программное обеспечение для работы со службами Интернет. Программа-клиент находится на компьютере пользователя Интернета и при необходимости получения или передачи информации посылает соответствующий запрос программе-серверу, находящейся на другом компьютере Сети (т.н. сервере). Как правило, сервер предоставляет определенные ресурсы, а клиент их использует. Достоинство архитектуры клиент-сервер – снижение требований к клиентским компьютерам; недостаток – повышенная нагрузка на серверы.
Наиболее распространённые программы-клиенты: Microsoft Internet Explorer и Netscape Navigator (WWW-браузеры); Microsoft Outlook Express, Eudora Mail, The Bat (почтовые и новостные программы), CuteFTP (FTP-клиент).
Интернет использует сетевой протокол TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol), основанный на обмене информацией пакетами определённой величины, что обеспечивает передачу данных без потерь. Каждый т.н. IP-пакет содержит информацию об узле-отправителе и узле-получателе содержащихся в нём данных.
Сетевой протокол – набор правил обмена информацией между хостами в сети.
Каждый компьютер в сети TCP/IP (а следовательно, и в Интернете) имеет свой уникальный IP-Адрес (IP-address), идентифицирующий его. IP-адрес состоит из четырёх восьмиразрядных двоичных чисел (или одного 32-разрядного), включающих номер подсети (сети внутри Интернета) и номер узла в ней. Каждый октет преобразуется в десятичное число и отделяется точкой, например 192.168.187.1. Структура IP-адреса (сколько разрядов отводится на номер сети и номер узла) определяется классом сети (см. табл. 1).
Таблица 1
Структура ip-адреса
Класс сети |
Диапазон значений первого октета |
Число октетов от конца, обозначающих номер узла |
Возможное количество сетей |
Возможное количество узлов |
A |
1…126 |
3 |
126 |
16777214 |
B |
128…191 |
2 |
16382 |
65534 |
C |
192…223 |
1 |
2097150 |
254 |
D |
224…239 |
– |
– |
228 |
E |
240…247 |
– |
– |
227 |
Адреса класса A предназначены для использования в больших сетях общего пользования; адреса класса B – в сетях среднего размера (сети университетов, крупных компаний); адреса класса C – в сетях с небольшим числом компьютеров. Адреса класса D используются при обращениях к группам машин, а адреса класса E зарезервированы на будущее.
Некоторые IP-адреса (т.н. выделенные) трактуются по-особому. Адрес 0.0.0.0 используется для обращения к данному узлу. Адрес формата <Номер сети>.<нули> обозначает данную IP-сеть, а <нули>.<номер узла> – узел в данной (локальной) сети. Адрес 255.255.255.255 – все узлы в данной (локальной) сети, а <номер сети>.<двоичные единицы> – все узлы в данной сети (используются для широковещательных передач). Адреса 127.X.X.X – т.н. «петля», используются для тестирования программ в пределах одной машины.
IP-адреса неудобны для человеческого восприятия, в связи с чем в Интернете используется доменная система имен DNS (Domain Name System) – протокол и система обозначений для сопоставления адресов IP и имен, понятных пользователю. Таблицы соответствий между IP-адресами узлов и их доменными именами хранятся на т.н. серверах DNS.
Используемая в Интернете мнемонически понятная символьная система обозначений для однозначной идентификации компьютера, каталога или файла в доменной системе имён называется универсальным указателем ресурсов URL (Uniform Resource Locator). Адрес URL содержит также подходящий протокол Интернет (Gopher, HTTP).
Пример - http://www.kaspersky.ru/products.asp:
http: - указание службы Интернета www;
// - разделитель, отделяющий название службы от имени сервера;
www.kaspersky.ru – имя сервера (.ru – российский сервер);
/products.asp – Web-страница: имя файла и путь на сервере.
Домен 1-го уровня определяет страну (географический домен) либо организацию (организационный). Примеры организационных доменов 1-го уровня: com – коммерческие, edu – образовательные, org – некоммерческие, gov – правительственные, mil – военные, int – международные организации; net – организации, предоставляющие сетевые услуги. Примеры географических доменов: fr – Франция, de – Германия, ru – Россия; se – Швеция, tm – Туркменистан.
Домен 2-го и более высоких уровней указывает названия организаций и фирм, владеющих сайтом.
Сайт – совокупность логически и физически связанных между собой гипертекстовых документов в Интернете. Страница – гипертекстовый документ World Wide Web.
При вводе пользователем URL в поле адреса WWW-браузер посылает запрос серверу DNS. Последний просматривает базу данных и возвращает соответствующий IP-адрес, который уже используется для обмена по протоколу TCP/IP.
Любой компьютер может быть подключен к Интернету либо через локальную сеть, либо при помощи удалённого доступа к сети (через модем). Организация, предоставляющая пользователю доступ в Интернет и дополнительные связанные с этим услуги, называется Провайдером Интернет (ISP, Internet Service Provider).
Модем (МОдулятор-ДЕМодулятор) – устройство для соединения удаленных компьютеров посредством выделенных и телефонных (коммутируемых) линий. Модем преобразует аналоговую информацию, передаваемую по линии, в цифровую и обратно. Подключение через модем обеспечивает небольшую скорость передачи – не более 56 кБит/с. Устройства цифровой телефонии ISDN имеют несколько большую пропускную способность (64 или 128 кБит/с). При подключении посредством удалённого доступа (Dial-Up Networking, DUN) используется статическое или динамическое назначение IP-адреса удалённому пользовательскому компьютеру. В первом случае клиентский компьютер имеет постоянный IP-адрес, во втором - адрес назначается сервером каждый раз в процессе установки соединения.
Для доступа в Интернет через локальную сеть компьютер должен обладать сетевой платой (Network Card).
В последних версиях операционной системы Microsoft Windows (начиная с Windows 95 OEM Service Release 2) уже имеется встроенное клиентское программное обеспечение для работы со службами Интернет WWW, FTP, E-Mail, UseNet (Internet Explorer, Internet Mail and News либо Outlook Express). При подключении через конкретного провайдера требуется установка и настройка этого программного обеспечения.
Поскольку общее количество узлов в TCP/IP-сетях ограничено, для подключения к Интернету компьютеров, уже объединённых в локальную сеть, рекомендуется использовать аппаратные и программные маршрутизаторы TCP/IP, а компьютерам в локальной сети назначать т.н. «серые» адреса. В этом случае все компьютеры локальной сети имеют доступ в Интернет, используя всего один внешний IP-адрес. Из Интернета доступен лишь один узел, являющийся т.н. шлюзом (Gateway) между локальной и глобальной сетью. Шлюз имеет два IP-адреса – внутренний (для локальной сети) и внешний (для Интернет).
«Серые» адреса – это IP-адреса, относящиеся к одному из специально выделенных диапазонов (например, 256 сетей класса C из диапазона 192.168.0.0 ... 192.168.255.255 с маской 255.255.255.0) и недоступные из Интернета.
Маска подсети (Subnet Mask) – один из параметров настройки TCP/IP – 32-разрядное число, указывающее, сколько разрядов из номера хоста используется для обозначения номера подсети, а сколько – для обозначения нового (меньшего) номера хоста. Например, маска 255.255.255.224 задаёт 31 номер хоста (255–224).
В качестве шлюза может выступать компьютер, обладающий двумя сетевыми устройствами (сетевыми платами, модемами) и необходимым программным обеспечением (например, WinGate). Операционные системы Windows 95/98 в состоянии поставки не обеспечивают маршрутизацию TCP/IP.
Рис. 1. Топология локальной сети кафедры «Автоматы» ММФ1