Курс лекций информатика

Обычно использование инфраструктуры Internet для международной связи обходится значительно дешевле прямой компьютерной связи через спутниковый канал или по телефону.

В настоящее время Internet испытывает период подъема во многом благодаря активной поддержке со стороны правительств европейских стран и США. Ежегодно в США выделяется около 1-2 миллионов долларов на создание новой сетевой инфраструктуры. Исследования в области сетевых коммуникаций финансируются также правительствами Великобритании, Швеции, Финляндии, Германии. Однако государственное финансирование - лишь небольшая часть поступающих средств, так как все более заметной становится «коммерциализация» сети (ожидается, что 80-90% средств будет поступать от частных лиц).

13.1.1. История Internet

Internet возник сравнительно недавно, в 60-х годах в Агентстве перспективных исследований (Advanced Research Projects Agency - ARPA).

Правительство США поставило задачу и финансировало работу по развитию сети, позволяющей обеспечивать связь во время войны. Пакеты информации должны были передаваться на различных уровнях системы, которые бы постоянно функционировали даже в условиях уничтожения ее центра. В этом особенность Internet – даже если будет выведена из строя какая-нибудь глобальная континентальная магистраль, то пользователь этого даже не заметит. Все технические ресурсы сети распределены равномерно по ее периферии. Изначально Internet был образован соединением 4 академических компьютерных центров (UCSB, UCLA, университета штата Юта и Стендфордского университета) с помощью специального телефонного кабеля. Эта основа получила тогда название ARPAnet. Спустя некоторое время все больше компьютеров стало подключаться к ARPAnet, формируя все увеличивающуюся сеть. К 1980 году 200 компьютеров были соединены линиями связи со скоростью

352

передачи данных 1,54 Mбит/cек, подсоединенной к 5 суперкомпьютерам Национального научного фонда (National Science Foundation - NSF). Ученые по всей территории США могли использовать мощь суперкомпьютеров, если они подключались к NSFnet.

В 1983 году из ARPANET выделилась MILNET, которая стала относиться к Defence Data Network (DDN) Министерства обороны США. Термин Internet стал использоваться для обозначения единой сети: MILNET плюс ARPANET. И хотя в 1991 году ARPANET прекратила свое существование, сеть Internet существует, ее размеры намного превышают первоначальные, так как она объединила множество сетей во всем мире.

К маю 1994 года более 2,2 миллиона компьютеров были включены в Internet. Сейчас любой, у кого есть компьютер и модем, может воспользоваться этими ценными ресурсами. Ожидается, что к 2005 году более 250 миллионов человек во всем мире смогут воспользоваться

Internet.

13.1.2. Internet в России

Структура российского сегмента Internet начала формироваться в

1991-1992 годах (EUnet/Relcom, Sovam Teleport, "Гласнет", FREEnet),

причем конечным пользователям предоставлялись, в основном, лишь услуги электронной почты. В 1993 - 1994 годах произошло становление, а затем укрепление позиций научно-образовательных сетей Radio-MSU и RUNNet. Все сети начали широкое предоставление услуг подключения к Internet по выделенным и коммутируемым соединениям, основным толчком к которому послужил взрывной рост популярности World Wide Web. В 1996 году произошло окончательное выделение части Relcom, управляемой компанией "Демос", в сеть Demos/Internet, формирование RELARN-IP как самостоятельной сети передачи данных. Существенно большее внимание Internet стали уделять Global One Russia (ранее Sprint Russia) и "Роснет", телекоммуникационная деятельность которых не ограничивается IP-услугами. Существенную роль в развитии

353

инфраструктуры российского Internet играет межведомственная программа создания «Национальной сети компьютерных телекоммуникаций для науки и высшей школы».

К центральным узлам национальных сетей подключено большое число сетей компаний, выступающих в качестве региональных провайдеров и предоставляющих услуги Internet конечным пользователям. Количество таких компаний в 1996 году резко возросло и сегодня составляет в России более 200. При этом в регионах страны наблюдался массовый переход от предоставления услуг электронной почты к IPподключению и предоставлению пользователям полного набора услуг Internet. Большую роль в предоставлении доступа к Internet во многих регионах играют университеты и научные центры, являющиеся узлами научно-образовательных сетей.

Интересной тенденцией является повышение интереса к Internet у крупных телекоммуникационных компаний (в частности, телефонных), которые начали создание подразделений и дочерних фирм, занимающихся предоставлением услуг Internet и использующих уже имеющуюся мощнейшую коммуникационную инфраструктуру своих учредителей.

Произошло заметное снижение тарифов на услуги Internet, но уровень и структура цен весьма существенно различаются в разных регионах страны.

13.2.Организация сети Internet

13.2.1.Протоколы сети Internet

Все компьютеры и компьютерные сети, подключенные к Internet, очень разнообразны, на них установлено разное программное обеспечение, используются разные языки программирования, в разных форматах хранится и передается информация, в связи с чем был разработан единый протокол передачи данных в сети Internet. Выбор этого протокола частично обусловлен исторически и связан с происхождением сети.

Межсетевой протокол IP отвечает за адресацию данных, т.е.

354

гарантирует, что марщрутизатор знает, что делать с данными, когда они поступят. Если провести аналогию с почтовым ведомством, то можно сказать, что межсетевой протокол выполняет функции конверта.

Уникальные номера, которые применяются для идентификации компьютеров в Internet, называются IP-адресами. IP-адрес состоит из четырех номеров (каждый по величине не больше 255 в десятичной записи), отделенных друг от друга точками, например, 62.76.161.100. Крайнее слева число обозначает крупную сеть; числа, которые стоят правее, указывают на более мелкие участки внутри этой крупной сети, и так до тех пор, пока не будет указан конкретный компьютер. С адресами сразу возникает проблема - они очень не удобны для запоминания. Поэтому, для облегчения, компьютеры стали обозначать специальными именами, например www.vsau.ru (такое имя называется доменным). С подобной адресной информацией работать легче, ибо доменные имена обладают постоянной структурой, опираясь на которую можно понять, к чему они относятся.

Протоколы транспортного уровня управляют передачей данных в сети. К протоколам транспортного уровня принадлежат TCP (Transmission

Control Protocol) и UDP (User Datagram Protocol).

TCP разбивает передаваемую информации на порции, каждой порции присваивается номер, чтобы компьютер, принимающий информацию, смог собрать пакеты в нужной последовательности. После этого пакет TCP помещается внутрь пакета IP.

На принимающей стороне программное обеспечение протокола TCP собирает конверты, извлекает из них данные и располагает их в правильном порядке. Если каких-нибудь конвертов нет, программа просит отправителя передать их еще раз.

Протокол UDP проще TCP, потому что не заботится о пропавших пакетах, и поэтому используется для отправки коротких сообщений.

Протоколы уровня сеансов связи отвечают за установку, поддержание и уничтожение соответствующих каналов. В Internet этим

355

занимаются уже упомянутые протоколы TCP и UDP, а также протокол

UUCP (Unix to Unix Copy Protocol).

Протоколы представительского уровня предназначаются для поддержки других программ и используются соответствующими службами. Примером службы является сервер HTTP, использующий протокол HTTP и поддерживающий размещение и сопровождение вебстраниц сети. В сети можно использовать службу FTP для обмена файлами через Интернет с использованием протокола FTP. Почтовый сервер Интернета для хранения и рассылки электронной почты использует SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) и POP3 (Post Office Protocol) протоколы.

К протоколам прикладного уровня относятся сетевые услуги и программы их предоставления.

13.2.2. Доменная система имен и универсальный указатель ресурса

В настоящее время в Internet используется доменная система имен

(Domain Name System, DNS).

Доменная система имен представляет собой метод назначения имен путем возложения на разные группы пользователей ответственности за подмножества имен. Каждый уровень в этой системе называется доменом.

Система доменных имен (DNS), описывающая компьютеры и организации, в которых они установлены, устроена зеркально по отношению к цифровой IP-адресации. Если в IP-адресе наиболее общая информация указана слева, то в доменных именах она стоит справа.

shop.provid.ru – некая организация shop пользуется услугами предоставления доступа к Internet некоторого провайдера (или другой организации) provid, который в свою очередь подключен к региональной(национальной) магистрали передачи информации в России, о чем говорит доменное имя верхнего уровня ru.

Доменные имена верхнего уровня дают общую информацию о конкретном адресе, например:

356

com - коммерческие домены США, т. е. эти адреса принадлежат фирме или компании,

edu - в американских адресах обозначает образовательную организацию. wisc.edu, например, соответствует Университету шт. Висконсин,

gov - домен верхнего уровня для компьютеров правительственных организаций США,

mil - относится к военному ведомству США,

net - относится к организациям, управляющим сетями,

org - как правило, применяется для частных компаний, которые не подходят под вышеуказанные категории. Так, Internet Society использует домен isoc.org.

Во многих странах используются одинаковые для всех организаций доменные имена верхнего уровня.

ru - доменное имя России,

su - доменное имя стран СНГ, включая и Россию, de - доменное имя Германии,

ch - доменное имя Швейцарии, it - доменное имя Италии,

us - доменное имя Соединенных Штатов (используется редко), ca - доменное имя Канады,

jp - доменное имя Япония.

Имена позволяют компьютерам в сети получить всего лишь информацию о запрашиваемых адресах. Когда пользователь указывает конкретный компьютер с помощью доменного имени, например quake.think.com, сервер имен, отвечающий за соответствующую область адресов (домен), переведет это имя в IP-адрес. В зависимости от местонахождения машины и географического расстояния запросы могут пройти через несколько серверов имен, прежде чем будет получен окончательный адрес. Привлекательность этой системы заключена в следующем:

357

во-первых, нет необходимости обрабатывать ни один из запросов/ответов, поскольку это происходит автоматически;

во-вторых, по сравнению с централизованным списком адресов (кстати, именно так когда-то работала Internet) система DNS позволяет сети расти с гораздо меньшими организационными усилиями.

Настоящим достижением Internet является передача пакетов данных по всем возможным каналам и, следовательно, использование одного из них на очень короткий промежуток времени. Каждый пакет данных имеет свой адрес и переносится по своему пути без организации длительного открытого соединения между посылающим и принимающим компьютерами. Преимущества этой технологии дают возможность тысячам пользователей использовать одни и те же линии связи в одно и то же время, и даже одновременно использовать несколько из линий, что создает иллюзию длительного непрерывного соединения.

Так же, как каждый компьютер имеет свое уникальное имя, уникальное имя имеет и каждый документ в Интернете. Это уникальное имя называется URL - Универсальный Указатель Ресурса (Universal Resource Locator). URL имеет следующую форму:

служба://имя_компьютера/директория/поддиректория/.../имя_файла

(например: http://iomas.vsau.ru/people/peopl3.htm).

13.3. Услуги, предоставляемые Internet

Обычно для удобства услуги (сервисы), предоставляемые Inernet,

подразделяют на прямые, интерактивные и отложенного чтения. Эти группы объединяют сервисы по большому числу признаков.

Сервисы прямого обращения характерны тем, что информация по запросу возвращается немедленно. Однако от получателя информации не требуется немедленной реакции. Сервисы, где требуется немедленная реакция на полученную информацию, т.е. получаемая информация является, по сути дела, запросом, относятся к интерактивным сервисам. Сервисы, относящиеся к классу отложенного чтения, наиболее

358

распространены, наиболее универсальны и наименее требовательны к ресурсам компьютеров и линиям связи. Основным признаком этой группы является та особенность, что запрос и получение информации могут быть достаточно сильно разделены по времени.

В обычной связи аналогами сервисов прямых, интерактивных и отложенного чтения являются, например, факс, телефон и письменная корреспонденция.

Предоставляемые услуги можно также разделить на транспортные и телематические услуги Internet.

Под транспортной услугой понимают возможность прозрачного соединения двух устройств в сети, например, компьютеров, терминалов, банкоматов, маршрутизаторов и т.п., т.е. организации виртуального канала, по которому будет происходить передача данных пользователя.

Под телематической услугой или услугой высокого уровня подразумевают набор служб, имеющих готовую практическую ценность для абонента. В частности, к ним относятся электронная почта, телеконференции, WWW, доступ к файловым архивам, разного рода поисковые системы, доступ к базам данных и многое другое. Телематические услуги являются надстройкой над транспортными услугами и позволяют клиенту работать с сетью на более высоком - прикладном уровне с использованием соответствующих протоколов.

К числу наиболее распространенных услуг Internet относятся следующие.

Telnet - удаленный доступ. Дает возможность абоненту работать на любой ЭВМ сети Internet как на своей собственной, то есть запускать программы, менять режим работы и т.д.

FTP (File Transfer Protocol) - передача файлов. Дает возможность абоненту обмениваться двоичными и текстовыми файлами с любым компьютером сети. Установив связь с удаленным компьютером, пользователь может скопировать файл с удаленного компьютера на свой или скопировать файл со своего компьютера на удаленный.

359

NFS (Network File System) - распределенная файловая система. Дает возможность абоненту пользоваться файловой системой удаленного компьютера как своей собственной.

Электронная почта (e-mail) - обмен почтовыми сообщениями с любым абонентом сети Internet.

Новости (news) - получение сетевых новостей и электронных досок объявлений сети и возможность помещения информации на доски объявлений сети. Электронные доски объявлений сети Internet формируются по тематике. Пользователь может по своему выбору подписаться на любые группы новостей.

Lpr - сетевая печать. Отправка файла на печать на удаленном (сетевом) принтере.

Ping - проверка доступности удаленной ЭВМ по сети.

Talk - открытие "разговора" с пользователем удаленной ЭВМ. При этом на экране одновременно виден вводимый текст и ответ удаленного пользователя.

Whois - адресная книга сети Internet. По запросу абонент может получить информацию о принадлежности удаленного компьютера, о пользователях.

Finger - получение информации о пользователях удаленного компьютера.

Кроме вышеперечисленных услуг сеть Internet предоставляет также следующие специфические услуги.

Webster - сетевая версия толкового словаря английского языка. Факс-сервис - дает возможность пользователю отправлять

сообщения по факсимильной связи, пользуясь факс-сервером сети. Электронный переводчик - производит перевод присланного на

него текста с одного языка на другой.

К системам автоматизированного поиска информации в сети Internet принадлежат следующие системы.

360

Gopher - ранее наиболее широко распространенное средство поиска информации в сети Internet, позволяющее находить информацию по ключевым словам и фразам. Работа с системой Gopher напоминает просмотр оглавления, при этом пользователю предлагается пройти сквозь ряд вложенных меню и выбрать нужную тему.

VERONICA осуществляет поиск более чем в 500 системах Gopher, освобождая пользователя от необходимости просматривать их вручную.

WAIS - еще более мощное средство получения информации, чем Gopher, поскольку оно осуществляет поиск ключевых слов во всех текстах документов. Запросы посылаются в WAIS на упрощенном английском языке.

WWW (World Wide Web, всемирная паутина) - система для работы с гипертекстом.

Потенциально WWW является наиболее мощным средством поиска. С точки зрения читателя все публикации в Интернете представляют собой один постоянно дописываемый многими авторами гигантский документ, связанный паутиной перекрестных ссылок, что и дало название этой службе (Всемирная Паутина). Особенность публикаций в Интернете - это широкое использование средств мультимедиа (изображения, звук, видеоролики), наличие ссылок на другие страницы внутри документа и на другие документы, где бы они ни хранились.

Публикация в Интернете, как и обычная публикация на бумажном носителе (журнал, газета, книга), состоит из упорядоченных страниц, на которых представлен форматированный текст и иллюстрации в виде картинок. Однако, в отличие от бумажной публикации, страницы в Интернете электронные – так называемые веб-страницы, в которые можно включить и звуковое сопровождение, и видеоролик, что значительно повышает восприятие информации пользователем.

361