56. Структура Интернета

Компьютерные сети, которые объединяет Интернет, сохраняют самостоятельное значение. Действительно, Интернет не имеет ни четко выраженного владельца, ни национальной принадлежности, хотя, конечно, существуют компании, которые отвечают за какие-либо сферы деятельности, тем самым обеспечивая связь между сетями. Любая сеть может иметь связь с Интернет и, следовательно, рассматриваться как ее часть, если в ней используются принятые для Интернет протоколы TCP/IP или имеются шлюзы для преобразования стека протоколов, на котором работает сеть, в протоколы TCP/IP. Практически все сети национального и регионального масштабов имеют выход в Интернет.

Типичная национальная сеть имеет иерархическую структуру. Верхний уровень составляют центры, связанные между собой высокоскоростными линиями связи. С национальным центрами соединяются региональные, к которым, в свою очередь, подключаются местные центры. Именно к местным центрам подключаются локальные сети малых и средних предприятий, а также компьютеры отдельных пользователей. Корпоративные сети крупных предприятий могут соединяются как с региональными, так и с местными центрами.

Интернет изначально строилась для объединения сетей с различным внутренним устройством. С самого начала в ее устройстве выделялимагистральную сеть, а сети, присоединенные к магистрали, рассматривались как автономные сети. Магистральная сеть и каждая из автономных сетей имели свое собственное административное управление.

Общая схема структуры Интернет представлена на рис. 1. Для соединения двух и более сетей в Интернет используются маршрутизаторы - компьютеры, которые физически соединяют сети друг с другом и с помощью специального программного обеспечения передают информацию из одной сети в другую. Все автономные сети и магистральная сеть имеют свой уникальный номер, который выдается организации, учредившей новую автономную систему, Информационным центром сети Интернет [Internet Network Information Center, InterNIC].

57. Стек протоколов tcp/ip

Так как стек TCP/IP был разработан до появления модели взаимодействия открытых систем ISO, то, хотя он также имеет многоуровневую структуру, соответствие уровней стека TCP/IP уровням модели OSI достаточно условно.

Протоколы TCP/IP делятся на 4 уровня:

• прикладной уровень [уровень 1];

• транспортный уровень [уровень 2];

• уровень межсетевого взаимодействия [уровень 3];

• уровень сетевых интерфейсов [уровень 4].

Уровень сетевых интерфейсов является самым нижним уровнем стека TCP/IP. Он позволяет узлам Интернет, в независимости от того каким образом они подключены к сети и какой способ передачи используют, работать по протоколам TCP/IP.

Следующий уровень - это уровень межсетевого взаимодействия. Протоколы этого уровня описывают правила передачи небольших порций информации [пакетов] с одного узла на другой. Основной протокол этого уровня - IP.

Транспортный уровень описывает, как большие массивы данных разбить на небольшие части и собрать обратно. Основной протокол этого уровня - TCP.

Прикладной уровень - это приложения типа клиент-сервер, базирующиеся на протоколах нижних уровней. В отличие от протоколов остальных трех уровней, протоколы прикладного уровня занимаются деталями конкретного приложения и не интересуются способами передачи данных по сети. Среди основных приложений ТСР/IP, имеющихся практически в каждой его реализации, - протокол эмуляции терминала Telnet, протокол передачи файлов FTP, протокол электронной почты SMTP, используемый в системе World Wide Web протокол передачи гипертекста НТТР и др.

Рассмотрим подробнее основные протоколы уровней межсетевого взаимодействия и транспортного. Предположим требуется передать информацию с одного компьютера, подключенного к Интернет, на другой компьютер. Протокол TCP разбивает информацию на части и нумерует их, чтобы при получении можно было правильно собрать информацию. Далее с помощью протокола IP все части передаются получателю, где с помощью протокола TCP проверяется, все ли части получены. Так как отдельные части могут передаваться различными маршрутами, то порядок получения частей может быть нарушен. После получения всех частей TCP располагает их в нужном порядке и собирает в единое целое.

Для протокола TCP не имеет значения, какими путями информация передается по сети Интернет. Этим занимается протокол IP. Каждую часть информации этот протокол помещает в пакет, в заголовке которого указывается, в частности, адрес отправителя, адрес получателя и другая информация. При этом скорость и пути прохождения пакетов могут быть различными.

Протоколы TCP и IP обеспечивают передачу информации между двумя компьютерами сети. С помощью них протоколы прикладного уровня реализуют самые разные услуги.

58. Адресация в Интернете

Каждый компьютер в Интернет должен иметь свой собственный уникальный адрес, позволяющий связаться с ним любому другому компьютеру сети. Адреса компьютеров в Интернет [их называют IP-адресами] имеют две формы записи: числовой адрес и символьный адрес [имя].

Числовой IP-адрес представляет собой 32-битовый идентификатор узла сети. Для удобства записи он обычно разделяется на 4 числа по 8 бит в каждом. Эти числа разделяются точками, а каждое число записывается в десятичной системе счисления. Например, IP-адрес:

       11000010 01010100 01111100 00110011

записывается как 194.84.124.51.

Компьютер, подключенный к Интернет и, соответственно, имеющий IP-адрес, называется хостом [англ. host - хозяин].

Все IP-адреса разделены на классы. Каждому классу соответствует определенный диапазон IP-адресов.

• Класс A: 001.xxx.xxx.xxx-126.xxx.xxx.xxx

• Класс B: 128.000.xxx.xxx-191.255.xxx.xxx

• Класс C: 192.000.000.xxx-223.255.255.xxx

В указанных диапазонах символ 'x' определяет позиции, которые предназначены для нумерации компьютеров в какой-либо подсети Интернета. Остальные позиции предназначены для указания номера конкретной подсети. Зная IP-адрес можно определить номер подсети, которой принадлежит владелец этого адреса. Например, для IP-адреса 194.84.124.51 номер сети будет 194.84.124.0, т.к. он принадлежит классу С.

Числовой IP-адрес часто сопровождается также маской подсети[subnet mask или netmask], имеющей такую же структуру, как и адрес, и несущей дополнительную служебную информацию. Маска подсети делит IP-адрес на номер подсети и номер компьютера в подсети. Для того чтобы получить номер сети, зная маску сети и IP-адрес, необходимо выполнить над двоичными представлениями маски и IP-адреса логическую операции "И". Например, для IP-адреса 194.84.124.51, использую маску 255.192.0.0, получим следующий номер сети 194.64.0.0.

Некоторые IP-адреса носят специальное назначение. Например:

• если IP-адрес состоит из нулей, то это адрес отправителя сообщения;

• если в адресе сети стоят нули, то это адрес компьютера, который принадлежит той же сети, что и отправитель сообщения;

• если IP-адрес состоит из единиц, то это сообщение предназначено всем компьютерам текущей сети;

• если в номере узла стоят единицы, то это сообщение предназначено всем компьютерам заданной сети.

Числовая форма адреса используется компьютерами и специальным оборудованием обслуживания сети, для людей числовой адрес неудобен, плохо запоминается и несет мало информации. Поэтому для удобства пользователей всем компьютерам в Интернет были присвоены собственные [доменные] имена. Все приложения Интернет позволяют пользоваться доменными именами вместо числовых адресов.

Доменное имя состоит из нескольких слов или сокращений, разделенных точками, например: de.ifmo.ru. Оно несет полезную информацию о местонахождении компьютера. Крайняя правая часть имени обозначает домен верхнего уровня, т.е. самую большую группу компьютеров, в которой находится данный компьютер. В нашем примере это ru - сокращение от Russia [Россия]. Этот домен верхнего уровня объединяет компьютеры, подключенные к Интернет в России. Внутри ru есть поддомены, т.е. области меньших размеров, например, msk.ru [Москва], spb.ru [Санкт-Петербург] и т.п. В нашем примере это ifmo.ru - компьютеры, подключенные к Интернет в Санкт-Петербургском государственном институте точной механики и оптики [Institute of Fine Mechanics and Optics, ifmo]. Крайняя левая часть доменного имени обозначает имя компьютера [de] внутри своего поддомена.

Доменное имя не всегда имеет три части, но в любом случае крайняя правая часть обозначает домен верхнего уровня, крайняя левая - имя собственно компьютера, остальные, справа налево, - набор вложенных друг в друга поддоменов, каждый следующий является частью предыдущего. Например, chief.ucl.uk - компьютер с именем chief, подключенный к сети одного из колледжей Лондонского университета [University College London, ucl] в Великобритании [United Kingdom, uk].

Домены верхнего уровня бывают двух типов. Первый представляет собой двухбуквенное сокращение названия страны [см. табл.1], например, ru - Russia, Россия, su - Soviet Union, бывший Советский Союз, fr - Франция и т.д. Все сокращения являются стандартными и определены в специальной таблице. Второй тип доменов верхнего уровня - трехбуквенное обозначение "по роду занятий" [см. табл.2]. Изначально эти домены объединяли компьютеры, находящиеся в США [двухбуквенный домен us - United States - встречается крайне редко]. Однако в последнее время "трехбуквенные" домены, особенно com и net, стали переходить границу Америки.

Таблица 1. Двухбуквенные домены			Таблица 2. Трехбуквенные домены
Домен	Регион		Домен	Тип организации
by	Беларусь		com	Коммерческие
uk	Великобритания		edu	Образовательные организации
de	Германия		gov	Правительственные организации
it	Италия		mil	Военные
ru	Россия		org	Другие организации
us	США		net	Организации, управляющие
ua	Украина		Int	Международные организации

Преобразование доменного имени в числовой IP-адрес осуществляется специальной службой Интернет, которая называетсяСлужба доменных имен [Domain Name Service, DNS]. Компьютеры, выполняющие такое преобразование, называются DNS-серверами. У каждого домена есть обслуживающий его DNS-сервер.