3.5.2Интернет

Наиболее ярким примером интерсети является Интернет (Internet), который развился из исследовательской программы, созданной в 1973 году Управлением перспективных исследовательских проектов (Defense Advanced Research Project Agency — DARPA). Целью этого проекта был поиск средств объединения множества различных компьютерных сетей, чтобы они могли функционировать как единая надежная связная система. Сегодня Интернет является всемирным соединением глобальных и локальных сетей, содержащих миллионы машин.

3.5.3Топология сети Интернет

Интернет можно рассматривать как набор доменов (domen), каждый из которых состоит из сети или небольшой интерсети, управляемых одной организацией, такой как университет, производственная компания или правительственный институт. Каждый домен является автономной системой, которую можно изменять согласно собственным потребностям. Для того чтобы создать домен, организация должна зарегистрироваться в некоммерческой организации ICANN (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers — организация по назначению адресов и имен в Интернете).

После регистрации домена его можно подключить к Интернету с помощью маршрутизатора, который связывает одну из сетей домена и сеть, находящуюся в Интернете. Такой маршрутизатор называется шлюзом (gateway), поскольку он является воротами домена во внешний мир. Этот «внешний мир» часто называют «облаком» (cloud), подразумевая тем самым, что структура Интернета, находящаяся за шлюзом, не контролируется доменом. Любое сообщение, которое передается в домен, обрабатывается в домене, а сообщение, которое передается за пределы домена, направляется в шлюз, откуда оно отсылается в «облако» (рис. 3.12).

Если «встать» на шлюз и «посмотреть» на «облако», можно увидеть множество разных структур. Интернет становится бессистемной сетью, по мере того как разные домены подключаются к нему. Однако наиболее распространенной является структура, когда шлюзы нескольких доменов объединяются в региональную сеть шлюзов. Например, группа университетов может объединить свои ресурсы в такую сеть. Затем эти региональные сети соединяются в более крупную сеть, к которой подключаются другие региональные сети. Таким образом, эта часть облака приобретает иерархическую структуру.

Отдельные пользователи, которые хотят получить доступ к Интернету, также могут создать и зарегистрировать свой собственный домен. Однако более распространена схема, когда пользователь получает доступ к Интернету через домен, основанный организацией, сотрудником которой он является. Или же пользователь оплачивает соединение с доменом, установленным поставщиком услуг Интернета, при этом соединение пользователя с поставщиком услуг осуществляется по телефонной линии.

3.5.4Система адресов Интернета

Каждой машине в Интернете приписывается уникальный адрес, который называется IP-адресом (IP address) и используется для идентификации машины в сети. IP-адрес представляет собой последовательность из 32 битов и состоит из двух частей: кода, определяющего домен, в котором располагается машина, и кода, определяющего отдельную машину в этом домене. Часть адреса, обозначающая домен, называется идентификатором сети (network identifier). Она назначается организацией ICANN при регистрации домена. Следовательно, именно благодаря процессу регистрации каждый домен в Интернете имеет уникальный идентификатор сети. Часть адреса, которая обозначает отдельную машину домена, называется адресом узла или хоста (host address) (термин «хост-машина» часто ошибочно употребляется по отношению к главной машине домена, но на самом деле это любая машина, имеющая IP-адрес). Идентификатор хоста назначается человеком, управляющим работой домена, администратором сети или системным администратором. Например, идентификатор сети издательской компании Addison-Wesley 192.207.177 (идентификаторы сети обычно записываются в десятичном представлении с разделительными точками, см. упражнение 8 в разделе 1.4). Следовательно, машина, находящаяся в этом домене, будет иметь адрес 192.207. 177.133, в котором последний байт является идентификатором хоста.

Адреса, записанные в виде последовательности битов, не очень удобны в использовании. Поэтому каждому домену также назначается уникальный мнемонический адрес, который называется именем домена (domain name). Например, имя домена компании Addison-Wesley — aw.com. Обратите внимание на то, что система имен отражает классификацию доменов. В нашем случае домен принадлежит коммерческой организации и обозначается индексом com. Такие индексы классифицируют домены верхнего уровня (TLD — top-level domain). Они определяют принадлежность владельца к какому-либо классу: edu — образовательные институты, gov — правительственные институты США, org — бесприбыльные организации, museum — музеи, info — для произвольного использования, net — первоначально создавался для поставщиков услуг Интернета, но сейчас его применение значительно шире. Кроме этих доменов существуют домены для каждой страны, состоящие из двух букв (они называются кодами страны). Например, аи для Австралии и са для Канады'.

Когда у домена есть мнемоническое имя, системный администратор может расширить его, назначив мнемонические адреса для машин домена. Например, отдельной машине в домене aw.com можно присвоить имя ssenterprise.aw.com.

Следует подчеркнуть, что представление с разделительными точками, которое используется в мнемонических именах, не соответствует десятичному представлению с разделительными точками, которое применяется для записи адреса в виде последовательности байтов. Вместо этого сегменты мнемонического адреса определяют положение машины в иерархической системе классификации. В частности, адрес ssenterprise.aw.com означает, что машина с именем ssenterprise принадлежит организации aw, которая находится в классе доменов верхнего уровня для коммерческих организаций com. Если домен большой, то администратор сети может разбить его на субдомены, тогда мнемонические адреса машин домена будут длиннее. Предположим, например, что какому-либо университету было назначено доменное имя nowhereu.edu, университет решает разделить домен на субдомены. После чего машина университета может иметь такой адрес, как r2d2.compsc.nowhereu.edu, который означает, что машина r2d2 находится в субдомене compsc, который в свою очередь находится в домене nowhereu, принадлежащем к классу доменов образовательных учреждений edu.

Каждая организация, имеющая свои домен, несет ответственность за создание каталога, содержащего мнемонические адреса и соответствующие им цифровые IP-адреса машин, находящихся в домене. Этот каталог создается в форме сервера на одной из машин домена, которая называется сервером доменных имен (DNS — domain name server) и отвечает на запросы, касающиеся информации об адресах. Все серверы доменных имен Интернета образуют систему каталогов, которая используется для преобразования мнемонических адресов в последовательность битов. В частности, когда пользователь требует, чтобы было послано сообщение по мнемоническому адресу, такая система серверов доменных имен используется для преобразования этого мнемонического адреса в код, совместимый с программным обеспечением Интернета. Обычно выполнение этой операции занимает доли секунды.