II. Интернет. Системы адресации. Протоколы передачи данных

2.1. Структура сети Интернет

Интернет представляет собой глобальную компьютерную сеть. Само ее название означает «между сетей». Это сеть, соединяющая отдельные сети.

Логическая структура Интернета представляет собой некое виртуальное объединение, имеющее свое собственное информационное пространство.

Интернет обеспечивает обмен информацией между всеми компьютерами, которые входят в сети, подключенные к ней. Тип компьютера и используемая им операционная система значения не имеют. Соединение сетей обладает громадными возможностями.

С собственного компьютера любой абонент Интернета может передавать сообщения в другой город, просматривать каталог библиотеки Конгресса в Вашингтоне, знакомиться с картинами на последней выставке в музее Метрополитен в Нью-Йорке, участвовать в конференции IEEE и даже в играх с абонентами сети из разных стран. Интернет предоставляет в распоряжение своих пользователей множество всевозможных ресурсов.

Основные ячейки Интернета — локальные вычислительные сети. Это значит, что Интернет не просто устанавливает связь между отдельными компьютерами, а создает пути соединения для более крупных единиц — групп компьютеров. Если некоторая локальная сеть непосредственно подключена к Интернету, то каждая рабочая станция этой сети также может подключаться к Интернету. Существуют также компьютеры, самостоятельно подключенные к сети Интернет. Они называются хост-компьютерами (host — хозяин). Каждый подключенный к сети компьютер имеет свой адрес, по которому его может найти абонент из любой точки света.

Важной особенностью сети Интернет является то, что она, объединяя различные сети, не создает при этом никакой иерархии — все компьютеры, подключенные к сети, равноправны. Для иллюстрации возможной структуры некоторого участка сети Интернет приведена схема соединения различных сетей (рис. 1.).

Рис. 1. Подключение различных сетей к Интернету

2.2. Система адресации в сети Интернет

Подобно тому, как наша планета населена миллиардами людей, Интернет населен (или очень скоро будет населен) миллиардами компьютеров. Несмотря на свою ужасающую численность, люди и компьютеры довольно успешно обмениваются информацией, каким-то образом находя друг друга среди миллиарда подобных созданий.

Жизненный опыт подсказывает: для того чтобы передаваемая информация достигла точки назначения, отправителю должен быть известен адрес получателя. Еще до появления компьютеров человечество создало систему обмена сообщениями, которая получила название «почта». Работа этой системы основана на таком механизме адресации, при котором каждый субъект имеет свой уникальный адрес. Этот адрес состоит из нескольких частей (страна, город, улица, дом, номер квартиры, имя). Двигаясь от общей части адреса к частной, служба доставки может однозначно определить адресата.

Чем, спрашивается, Интернет хуже старой доброй реальной жизни? Ничем. Поэтому в нем тоже была разработана своя система адресации.

2.2.1. IP-адреса

Каждый компьютер в Интернете имеет свой уникальный адрес, который состоит из четырех чисел, находящихся в диапазоне от 0 до 255 и разделенных точками. Вот пример такого адреса:

192.254.55.232.

Такие адреса называются IP-адресами, потому что они обеспечивают корректную работу протокола IP.

Описываемая система адресации основана на IP версии 4, использующей 32-битовую адресацию. Каждое из четырех чисел адреса соответствует восьми битам информации. Поэтому эти числа называются октетами. Такое адресное пространство позволяет использовать 232 (примерно 4,3 миллиарда) различных адресов. Когда Винтон Серф и его коллеги занимались разработкой протокола TCP/IP, они, конечно, не могли представить себе темпов роста глобальной сети. В настоящее время Интернет столкнулся с реальной угрозой нехватки адресов. Поэтому не так давно была разработана версия IP 6 (называемая также «IPng», или «IP Next Generation»), использующая 128-битную адресацию.

IP-адрес состоит из двух частей. Первая — к ней относятся от одного до трех чисел слева — обозначает сеть, в которой находится компьютер, и называется идентификатором сети. Интернет состоит из множества сетей, каждая из которых имеет собственный адрес. Вторая часть IP-адреса — соответственно, от одного до трех чисел справа — обозначает конкретный компьютер в сети и называется идентификатором узла. Таким образом, иерархия IP-адресов читается слева направо, то есть слева располагаются старшие биты, справа — младшие.

Количество компьютеров, образующих сети, может быть разным. Будь оно велико или мало — в любом случае IP-адресов с общим идентификатором сети должно «хватить» для всех узлов. Очевидно, чем больше первое число в IP-адресе (то есть чем больше в нем битов), тем большее количество адресов можно образовать с его использованием. Поэтому такие числа присутствуют в адресах больших сетей. Наоборот, меньшие идентификаторы сети говорят о меньшем размере сети.

В зависимости от своего размера сети поделены на классы. Этих классов четыре — А, В, С, и D, где А обозначает самые большие сети, D — самые маленькие. Рассмотрим отличия, например, сети класса А от сети класса С.

Первый октет IP-адреса сети класса А находится в диапазоне от 1 до 126. Количество узлов в такой сети может достигать 16777214.

Идентификаторы распределяются в адресе следующим образом: сеть.узел.узел.узел

Первый октет IP-адреса сети класса С находится в диапазоне от 192 до 233. Количество узлов в этом случае ограничено 254. Адрес каждого узла выглядит так:

сеть. сеть, сеть. узел

Присвоением адресов в Интернете занимается организация под названием InterNIC (Network Information Center). Однако дело не доходит до присвоения конкретного адреса каждому компьютеру — учитывая количество сетей в мире и темпы его роста, можно предположить, что это было бы слишком долго. При регистрации сети в Интернете ей выделяется сетевой идентификатор в зависимости от ее класса. Идентификация же узлов в пределах сети отдается на откуп организации-владельцу.