2. Глобальные сети. Интернет
2.1. Основные сервисы. Адресация, dns-серверы. Способы подключения к Интернету
Интернет является уникальной сетью благодаря следующим особенностям:
Интернет самая большая в мире сеть, как по числу пользователей, так и по территории покрытия, по суммарному объему передаваемой информации, по количеству входящих в ее состав сетей;
Интернет – это сеть, не имеющая единого центра управления и в то же время работающая по единым правилам и предоставляющая всем своим пользователям единый набор услуг;
Интернет – недорогая сеть;
для Интернета характерны необъятное информационное наполнение и простота доступа к этой информации.
Сервисы Интернета – это сервисы, предоставляемые в сети Интернет пользователям, программам, системам. В сети Интернет сервисы предоставляют сетевые службы. Наиболее распространенными Интернет-сервисами являются:
хранение данных;
передача сообщений и блоков данных;
электронная и речевая почта;
организация и управление диалогом партнеров;
предоставление соединений;
проведение сеансов;
видео-сервис.
Сетевая служба – это прикладная программа, которая взаимодействует в сети с клиентами, серверами и данными, управляет процедурами распределенной обработки данных, информирует пользователей о происходящих в сети изменениях.
Основные сервисы Интернета могут быть реализованы с использованием тех или иных сетевых служб. В процессе развития Интернета постоянно появляются новые и исчезают или изменяются старые сетевые службы.
Каждый компьютер, подключенный к Интернету, имеет уникальный сетевой адрес, который называется IP-адресом. Каждый раз, когда пакет направляется адресату, в его заголовке указывается IP-адрес узла назначения. По IP-адресу каждый очередной маршрутизатор определяет номер сети назначения (он, по сути является частью IP-адреса) и находит в своей таблице маршрутизации IP-адрес следующего маршрутизатора (на который должны отправляться пакеты, предназначенные для данной сети).
IP-адрес состоит из 4 байта (32 бита) и включает в себя номер сети и номер узла в сети. Наиболее распространенной формой представления IP-адреса является запись в виде четырех чисел, представляющих значения каждого байта в десятичной форме и разделенных точками, например:
193.111.156.140.
Этот же адрес может быть представлен в двоичном формате:
11000001 01101111 10011100 10001100
и в шестнадцатеричном формате:
C1.6F.9C.8C.
Для идентификации компьютеров программное обеспечение использует IP-адреса. Однако пользователи обычно предпочитают работать с более удобными символьными именами компьютеров.
В сети Интернет, так же как и в других сетях, использующих протоколы TCP/IP, применяется доменная система имен, которая имеет иерархическую древовидную структуру, допускающую наличие в имени произвольного количества составных частей (рис. 2.1).
Рис. 2.1. Пространство доменных имен
Запись доменного имени начинается с самой младшей составляющей, а заканчивается самой старшей. Составные части доменного имени отделяются друг от друга точкой. Например, в имени www.pstu.edu составляющая www является именем одного из компьютеров в домене второго уровня pstu.edu.
Разделение имени на части позволяет разделить административную ответственность за назначение уникальных имен между различными людьми или организациями в пределах своего уровня иерархии.
Корневой домен управляется центральными органами Интернета IANA и InterNIC. Домены верхнего уровня назначаются для каждой страны, а также для различных типов организаций. Имена этих доменов должны следовать международному стандарту ISO 3166. Для обозначения стран используют трехбуквенные и двухбуквенные аббревиатуры, например:
ua – Украина;
ru – Россия;
uk – Великобритания;
а для различных типов организаций:
com – коммерческие организации;
edu – образовательные организации;
gov – правительственные организации (для США);
org – некоммерческие организации;
net – сетевые организации.
Каждый домен администрирует отдельная организация, которая обычно разбивает свой домен на поддомены и передает функции администрирования этих поддоменов другим организациям. Чтобы получить доменное имя, необходимо зарегистрироваться в какой-либо организации, которой InterNIC делегировал свои полномочия по распределению имен доменов.
Между доменным именем и IP-адресом узла нет никакой функциональной зависимости – это таблица соответствия. В сетях, использующих протоколы TCP/IP, включая Интернет, используется специальная система доменных имен (Domain Name System, DNS), которая устанавливает это соответствие на основании создаваемых администраторами сети таблиц соответствия.
Эта служба основана на распределенной базе отображений «доменное имя – IP-адрес». Служба DNS использует в своей работе DNS-серверы и DNS-клиенты. DNS-серверы поддерживают распределенную базу отображений, а DNS-клиенты обращаются к серверам с запросами о разрешении (преобразовании) доменного имени в IP-адрес. При этом служба DNS опирается на иерархию доменов, и каждый сервер службы DNS хранит только те имена, которые соответствуют зоне его ответственности. При росте количества узлов в сети проблема масштабирования решается созданием новых доменов и поддоменов имен и добавлением в службу DNS новых серверов.
Для каждого домена имен создается свой DNS-сервер. Имеется два варианта распределения имен на серверах. В первом случае сервер может хранить отображения «доменное имя – IP-адрес» для всего домена, включая его поддомены, однако чаще используется другой подход, когда сервер домена хранит только имена, которые заканчиваются на следующем ниже уровне иерархии по сравнению с именем домена. При такой организации службы DNS нагрузка по разрешению имен распределяется более-менее равномерно между всеми DNS-серверами сети. Каждый DNS-сервер помимо таблицы отображений имен также содержит ссылки на DNS-серверы своих поддоменов. Эти ссылки связывают отдельные DNS-серверы в единую службу DNS.
Так, например на DNS-сервере домена edu хранятся IP-адреса всех DNS-серверов, отвечающих за домены второго уровня, входящие в домен edu. Среди них есть и IP-адрес DNS-сервера, обслуживающего домен второго уровня pstu.edu, который закреплен за Приазовским государственным техническим университетом. На этом сервере хранится информация об именах и IP-адресах компьютеров, входящих в этот домен.
Для обслуживание корневого домена выделено несколько дублирующих друг друга DNS-серверов, IP-адреса которых являются широко известными.
Для определения IP-адреса по символьному имени компьютера чаще всего используется рекурсивная процедура разрешения DNS-имен:
DNS-клиент запрашивает локальный DNS-сервер, то есть тот сервер, который обслуживает поддомен, которому принадлежит имя клиента.
Если локальный DNS-сервер знает ответ, то он сразу же возвращает его клиенту, в противном случае DNS-сервер выполняет итерактивные запросы к корневому серверу, а затем к серверам соответствующих доменов и поддоменов, пока не получит запрошенный IP-адрес, который передает клиенту.
Для ускорения поиска IP-адресов DNS-серверы широко применяют кэширование проходящих через них ответов.
Наряду со службой DNS в сети Интернет широко используются и другие сетевые службы и сервисы:
электронная почта;
передача файлов (на основе протокола ftp (File Transfer Protocol);
IP-телефония;
Интернет-вещание;
списки рассылки и группы новостей;
службы мгновенных сообщений (Instant Messaging Service, IMS) и др.
Компании, предоставляющие услуги Интернета можно разделить на несколько групп:
поставщики услуг Интернета (Internet Service Provider, ISP) – осуществляют транспортную функцию для конечных пользователей – обеспечивают передачу трафика в сети других ISP;
поставщики Интернет-контента (Internet Content Provider, ICP) – это ISP, имеющие собственные информационно-справочные ресурсы (чаще всего в виде веб-сайтов);
поставщики услуг хостинга (Hosting Service Provider, HSP) – компании, предоставляющие свои помещения, каналы связи и серверы для размещения контента, созданного другими предприятиями;
поставщики услуг по доставке контента (Content Delivery Provider, CDP) – предприятия, которые не создают информационного наполнения, а занимаются доставкой контента в многочисленные точки доступа, приближенные к пользователям, для того, чтобы повысить скорость доступа пользователей к информации;
поставщики услуг по поддержке приложений (Application Service Provider, ASP) – предприятия, предоставляющие клиентам доступ к крупным универсальным программным продуктам, которые самим пользователям сложно поддерживать;
поставщики, предоставляющие специализированные услуги, например, поставщики биллинговых услуг (Billing Service Provider, BSP), которые обеспечивают оплату счетов по Интернету, сотрудничая с муниципальными службами и поставщиками тепла и электроэнергии.
Под контентом обычно понимают информационно значимое (содержательное) наполнение информационного ресурса (например, веб-сайта).
Подключение к Интернету возможно различными способами:
при помощи коммутируемого модема, соединяющего компьютер пользователя с ISP-сетью по телефонной линии на определенное время;
при помощи модема на основе технологии асимметричной абонентской цифровой линии (Asymmetric Digital Subscriber Line, ADSL);
с использованием выделенных линий связи (витой пары, волоконно-оптического кабеля);
при помощи беспроводных систем (радиоканалов).