2. Структура и функционирование Internet

Самым мелким элементом Internet является локальная вычислительная сеть (ЛВС). В большинстве случаев ЛВС состоит из двух основных компонентов: файл-сервера и подключенных к нему компьютеров (рабочих станций). Если ЛВС имеет непосредственное подключение к Internet, то каждая рабочая станция сети тоже может подключиться к Internet. Компьютеры, имеющие самостоятельное подсоединение к Internet, называют хост-компьютерами (host - хозяин). Каждый подсоединенный к сети компьютер получает в Internet свой адрес, по которому его можно найти из любой точки мира.

Существуют различные варианты подключения к Internet. В одном случае устанавливается временная связь с Internet. В другом случае Вы можете получить только доступ к хост-компьютеру, к которому Ваш компьютер подключается как терминал (эмуляция терминала).

ЛВС, в свою очередь, подсоединены к более крупным сетям, которые объединяют локальные сети определенного региона по географическому или тематическому признаку (например, ЛВС фирм или учебных заведений). Такие сети иногда называют корпоративными или региональными вычислительными сетями или сетями среднего уровня. Благодаря объединению локальных сетей в иерархическую структуру, все соединенные ЛВС и, следовательно, отдельные компьютеры могут устанавливать связь друг с другом. Следующим шагом является объединение сетей среднего уровня в глобальные вычислительные сети. Таким образом может осуществляться взаимодействие любого количества сетей одного континента. Для обеспечения коммуникации в мировом масштабе данные передаются между глобальными вычислительными сетями.

Для подсоединения к Internet ЛВС в большинстве случаев используют обычные коммутируемые телефонные линии или выделенные линии. Возможно также использование радиорелейных или спутниковых линий связи, которые позволяют работать при большой удаленности.

Каждый хост-компьютер получает в Internet свой адрес. При этом сеть каждой ступени подсоединяется к Internet через маршрутизатор - компьютер, который посредством сложных алгоритмов с учетом взаимодействия многих сетей определяет оптимальный в данный момент путь между отправителем и получателем.

Особым видом межсетевых соединений являются мосты - компьютеры, которые управляют передачей данных между двумя сетями. В отличие от маршрутизаторов мосты могут соединять только одинаковые сети.

При обмене данными между Internet и другими сетями возникает необходимость не только отправить данные в нужном направлении, но и при переходе из одной сети в другую перевести их в соответствующий формат. Компьютеры, осуществляющие такой перевод, называют шлюзами.

К адресам всех компьютеров, подсоединенных к Internet, предъявляются особые требования. Поскольку Internet самостоятельно осуществляет передачу данных, с одной стороны, все адреса хост-компьютеров должны иметь формат, который компьютеры смогут обрабатывать автоматически, а с другой стороны, желательно применять адреса, из которых можно получить хотя бы приблизительную информацию об их владельцах. По этой причине в Internet у каждого хост-компьютера имеется сразу два адреса: дружественный компьютеру цифровой IP - адрес и дружественный пользователю доменный адрес DNS (Domain Name System - доменная система имен), которые могут применяться равноценно.

IP - адрес представляет собой цифровой адрес, состоящий из четырех блоков по 8 битов, записанных в десятичной системе и отделенных друг от друга точками (например: 123.245.167.89). Такой адрес (в данном случае произвольно составленный) содержит полную информацию, необходимую для идентификации компьютера, которому он принадлежит. Каждое из этих чисел содержит определенную информацию, относящуюся к адресу сети и к адресу компьютера в сети.

Человеку трудно запомнить числовые адреса, поэтому каждый числовой (IP) адрес имеет связанный с ним буквенный (доменный) адрес DNS (Domain Name System).

Доменная система имен разделяет адреса по иерархии различных доменов (domain - область), представляющих собой определенную группу хост-компьютеров. Домены составляются по географическим или тематическим признакам. Доменное имя – это не физическое имя компьютера в сети, а логическое имя, которое ему присвоили люди.

В следующем примере доменного адреса:

polydos.uni-konstanz.de

“polydos” - это имя компьютера в сети “uni-konstanz” в домене “de”, которым обозначается Германия. На этом компьютере содержится электронная запись всех фондов библиотеки университета в Констанце. Чтобы поработать в этой библиотеке, Вы можете войти туда командой telnet polydos.uni-konstanz.de.

Как видно из этого примера, в полном доменном адресе сначала указывают нужный хост-компьютер, а затем следуют домены по мере возрастания их уровня. Тем самым определяется “траектория поиска” от Вас к другому компьютеру.

При наличии центрального компьютера с несколькими терминалами, как это бывает в случае сети, все пользователи обращаются к одной и той же программе, установленной на центральном компьютере. ПК с помощью специальной программы эмуляции терминала могут эмулировать терминал. В этом случае Вы не находитесь в Internet, и, строго говоря, не имеете выхода в Internet. Такой выход имеет только хост-компьютер Вашего поставщика услуг, в то время как Вы через модем можете установить связь с этим компьютером, как если бы Вы сидели в соседней от него комнате перед подключенным терминалом. Такое соединение влечет за собой некоторые ограничения, поскольку Вы не можете пользоваться всеми услугами, предоставляемыми Internet, а вынуждены довольствоваться теми программами, которые инсталлированы на хост-компьютере. Этот принцип положен в основу разработки модели клиент/сервер, которая для ввода команд и доступа к ресурсам системы использует две взаимосвязанные программы. При таком разделении задач программу, которая принимает Ваши команды, называют клиентом. Она находится на Вашем компьютере и использует его вычислительные ресурсы. Соответствующая ей программа-сервер находится на компьютере, на котором хранятся информационные ресурсы, предоставленные в Ваше распоряжение. Эта программа принимает заказ от своего "клиента", обрабатывает его и отправляет обратно требуемую информацию с помощью соответствующего протокола передачи данных. Этот принцип находит применение и в Internet. Предоставлением услуг Internet управляют программы, которые состоят из двух компонентов - клиента и сервера. При этом они могут находиться как на разных компьютерах, так и на одном и том же.

Правила, которые определяют порядок работы Internet и адресацию называют протоколами. Работа Internet основана на том, что все участники сети следуют одним и тем же протоколам (правилам работы).

Одними из основных протоколов Internet являются межсетевой протокол IP (Internet Protocol) и протокол управления передачей TCP (Transmission Control Protocol). Протокол IP определяет правила адресации в сети. Протокол TCP определяет правила доставки сообщения по нужному адресу. Протоколы IP и TCP действуют вместе, поэтому часто говорят о протоколах TCP/IP.

Данные по сети Internet передаются блоками (пакетами). Каждый пакет включает в себя адреса отправителя, получателя и сами данные. При этом протокол IP отвечает за адресацию пакетов. Следуя аналогии с почтой можно сказать, что межсетевой протокол определяет устройство «электронного конверта».

Протокол передачи данных (TCP) определяет порядок передачи пакетов. Конверт TCP помещают в конверт IP и такой пакет передают по сети. Работу TCP можно сравнить с пересылкой книг по почте, которая принимает только письма. Книгу делят на страницы, каждую страницу помещают в отдельный конверт и посылают. Получатель берет по странице из каждого конверта и снова собирает их в книгу. Порядок такой «разборки» и «сборки» сообщений и определяет протокол TCP.

Компьютерная сеть состоит из узлов (компьютеров сети). Все узлы соединены выделенными или коммутируемыми линиями связи.

Каждый узел сети, соединенный выделенной линией, имеет постоянный IP-адрес. В этих узлах находятся маршрутизаторы, которые направляют движение пакетов данных. Маршрутизаторы «смотрят», куда адресованы данные, решают, каким путем их доставить, и отправляют на следующий узел по выбранному маршруту. Эти компьютеры и каналы связи работают непрерывно.

С некоторыми из узловых компьютеров глобальной сети можно соединиться через обычную телефонную линию - коммутируемый канал. Набрав телефонный номер узлового компьютера, абоненты могут «войти» в глобальную сеть. Скорость обмена данными по коммутируемым каналам меньше скорости обмена по выделенным каналам. Но главное отличие состоит в том, что коммутируемое соединение непостоянно.

Если компьютер соединен с сетью по коммутируемой линии связи, возможны следующие варианты:

у него есть постоянный IP-адрес;

у него нет IP-адреса;

он получает IP-адрес на время соединения (временный IP-адрес).

Если у компьютера есть постоянный IP-адрес, то после соединения с сетью такой компьютер сразу становится полноправной частью Internet.

Если у компьютера нет своего IP-адреса, то доступ к Internet он получает через поставщика услуг или провайдера. Internet-провайдер – это организация или физическое лицо, владелец одного или нескольких компьютеров, подключенных к Internet (имеют IP-адрес).

Провайдер через свой подключенный к сети Internet компьютер подключает компьютер, не имеющий IP-адреса. В этом случае подключенный компьютер становится «терминалом» компьютера провайдера. В терминальном режиме этот компьютер при помощи коммутационных программ может обмениваться файлами с компьютером провайдера. Обычно для этого используется протокол Zmodem.

Как правило, Internet-провайдер имеет запасные IP-адреса, которые передает своим клиентам – компьютерам, не имеющим IP-адреса, на время соединения. Получение временного IP-адреса является самым распространенным способом подключения пользователей к Internet по коммутируемым каналам связи. Для временного соединения обычно используются либо межсетевой протокол последовательного канала (SLIP – Serial Line Internet Protocol) либо протокол «точка-точка» (PPP – Point-to-Point Protocol). Большинство Inernet-провайдеров предпочитают использовать PPP.

3. Основы Internet

3.1. Операционная система UNIX

Основная часть принципов, на которых базируется Internet, разработана на основе операционной системы UNIX, поэтому многие команды навигации Internet являются теми же самыми командами, которые используются на компьютерах с системой UNIX. В связи с этим представляется целесообразным познакомиться с основными свойствами и функциями этой операционной системы.

Операционная система UNIX обеспечивает многопользовательский режим. Интерфейс пользователя в системе UNIX реализован программой, называемой оболочкой (shell). Это интерпретатор командных строк, воспринимающий строки, вводимые пользователем в качестве запросов на выполнение других программ. Сначала по каждой команде вызывается соответствующая программа. По ее окончании оболочка также завершает работу и ожидает от пользователя следующую команду. Или же оболочка может запросить команду сразу же после запуска требуемой программы, не дожидаясь ее завершения. В функции оболочки входят также замена параметров, выполнение команд, основанных на сравнении символьных строк, а также передача управления в пределах последовательности команд.

Если Вы привыкли к структуре каталогов DOS, то Вам не придется существенно переучиваться, чтобы освоиться с системой UNIX в этой части. Здесь применяют аналогичные структуры каталогов, т. е. файлы располагаются по схеме: корневой каталог - каталог - файл. При этом следует учесть только одну особенность: вместо известной в DOS обратной косой черты " \ " в UNIX применяют прямую косую черту " / " для разделения информации при указании пути к файлу в структуре каталогов. Например, запись одного и того же пути к файлу в DOS и UNIX будет выглядеть следующим образом:

DOS: primer\dos\file.txt

UNIX: primer/dos/file.txt

Имена файлов в UNIX и DOS выглядят очень похоже, однако UNIX делает различие между прописными и строчными буквами. Если для DOS не играет роли, сохраняете Вы файл как "Primer.txt" или как "primer.txt", то для UNIX - это два различных файла.

Имена файлов в UNIX могут содержать буквы, цифры и символы +, -, _ . Имя не должно начинаться с символов + или – (они могут использоваться только внутри имени). Имя файла в UNIX может включать в себя несколько частей, разделенных точками (например: abc.def.far.Z). Длина имени файла в UNIX может быть более 8 символов (до 256).

Если Вы работаете в Internet в режиме терминального доступа, то на host-компьютере провайдера Вам выделяют Ваш личный (домашний) каталог. Домашний каталог в приглашении UNIX обозначается символом ~.

Поскольку управление файлами в UNIX основано на той же структуре каталогов, что и DOS, Вам следует знать несколько основных команд, чтобы уметь перемещаться в файловой системе UNIX. К ним относятся:

cat файл - отображает все содержание файла на экране;

cd каталог - переходит в указанный каталог;

cp файл1 файл2 - делает копию для файла1 и записывает ее под именем файл2;

logout - осуществляет выход из системы;

ls имя каталога - выводит на экран перечень файлов указанного каталога;

ls -a - выводит на экран скрытые файлы;

ls -L - отображает подробную информацию о файлах;

ls -R - отображает перечень файлов в подкаталогах;

mkdir имя - создает подкаталог с заданным именем;

more файл - отображает содержание файла построчно;

mv файл1 файл2 - переименовывает файл1;

passwd - позволяет изменить пароль;

pwd - отображает имя текущего файла;

rm файл - удаляет указанный файл;

rmdir каталог - удаляет указанный каталог.

С помощью программы vi, содержащейся в операционной системе UNIX, можно обрабатывать простые тексты, отправленные по электронной почте. Редактор vi работает в двух режимах. Чтобы вызвать программу, введите в приглашение UNIX команду vi. При этом Вы автоматически оказываетесь в командном режиме. Для того чтобы ввести текст, Вам придется сначала перейти в режим ввода. Для этого необходимо нажать клавишу Ins. Теперь можно вводить текст сообщения. Закончив редактирование текста, возвратитесь в командный режим нажатием клавиши Esc. В этом режиме Вы можете перемещать курсор по тексту, чтобы внести дополнения или исправления. Чтобы выйти из редактора vi, введите сначала двоеточие (:), а затем команду wg. Если Вы редактировали ранее существовавший файл, то внесенные Вами изменения автоматически сохраняются. Для сохранения нового файла необходимо вместо команды wg ввести команду w и имя файла.