Провайдеры, виды провайдеров. Пиринг, пиринговые войны

Провайдер — provider Поставщик интернет-услуг. Обычно под эти термином понимают провайдера размещения сайта (сервера) в Интернет (хост-провайдер) или провайдера доступа в Интернет (Интернет-провайдер). Хост-провайдер обеспечивает постоянное присутствие и доступность сайта (сервера) в Интернет. Интернет-провайдер обеспечивает соединение с Интернет по телефону (коммутируемым линиям) или по выделенному каналу.

Интернет-провайдер – это организация, которая предоставляет услуги доступа к интернету, а также оказывает различные услуги, связанные с виртуальной сетью. В зависимости от типа услуг интернет-провайдеров можно разделить на магистральных, канальных, провайдеров доступа, хостинга и др.

В зависимости от перечня предоставляемых услуг, провайдеров можно разделить на типы:

Провайдер широкополосного доступа (ШПД) в интернет — ISP, который подключает клиентам высокоскоростной интернет по таким технологиям как Ethernet, aDSL, FTTB.
Провайдер коммутируемого доступа — основной услугой является доступ в интернет по технологии dial-up.
Провайдер беспроводного доступа — предоставляет подключение к сети по технологиям Wi-Fi и WiMAX.
Провайдер спутникового интернета.
Провайдер кабельного или спутникового телевидения.
Хостинг-провайдер — ISP, специализирующийся на предоставлении услуг по регистрации доменных имен и хостинга.
«Домашние сети» — провайдеры, использующие для подключения к интернету каналы более крупных операторов связи, то есть не имеющие своей физической сети передачи данных.

Существуют провайдеры, которые предоставляют практически весь пакет услуг и могут подключать клиентов по любой технологии.

Помимо вышеперечисленной градации существует деление интернет-провайдеров на первичных (вышестоящих, магистральных), контролирующих магистральные каналы связи, и вторичных или городских — арендующих у первичных нужные каналы связи.

Пиринг (от англ. peering — соседство). Договор обмена Интернет-трафиком между двумя и более сетями Интернет-провайдеров. Другими словами это доступные локальные ресурсы соседних сетей, то есть все компьютеры находящиеся в одной сети, подсети и т.д. Они не обязательно могут находится в одном сегменте. Но одно правило действует для всех пиринговых ресурсов (по крайней мере в нашей сети) - весь пиринговый трафик не тарифицируется, то есть все что вы скачаете с помощью пиринга, будет бесплатным. В основном в больших сетях есть специальные клиентские сервера, на которых можно найти массу полезной информации, а также фильмы, музыка, файлы, игры и т.д.

Пиринг позволяет сократить маршруты передачи пакетов между сетями и снизить затраты на трафик. Создание городских или национальных узлов обмена трафиком помогает избежать использования междугородних и международных каналов связи при передаче информации между разными Интернет-провайдерами одного города или страны.

Эталонная модель OSI

Для представления сетевых протоколов и систем обычно используется эталонная модель OSI (Open System Interconnect), разработанная международным комитетом по стандартизации ISO (International Organization for Standardization).

Стек протоколов представляется в виде 7-уровневой структуры, показанной на рисунке.

Компьютер 1	Обмен данными	Компьютер 2
Прикладной v	<==============>	Прикладной v
^ Представление v	<==============>	^ Представление v
^ Сеансовый v	<==============>	^ Сеансовый v
^ Транспортный v	<==============>	^ Транспортный v
^ Сетевой v	<==============>	^ Сетевой v
^ Канальный v	<==============>	^ Канальный v
^ Физический v	Среда передачи<==============>	^ Физический v
^ v ----------------===	^ v ==----------------

В рамках модели OSI взаимодествие двух систем представляется фактически в виде двух моделей - горизонтальной и вертикальной:

в рамках горизонтальной модели рассматривается прямое взаимодействие (обмен данными) одинаковых уровней в двух конечных точках (хостах); для организации такого взаимодействия в каждой из конечных точек должны поддерживаться одинаковые протоколы для данного уровня;
в вертикальной модели рассматривается обмен информацией (взаимодействие) между соседними уровнями одной системы с использованием интерфейсов API; в этой модели каждый уровень может предоставлять свои услуги вышележащему уровню и пользоваться услугами нижележащего уровня (крайние уровни модели в этом смысле представляют исключение - прикладной уровень предоставляет свои услуги пользователю, а сетевой уровень не пользуется сервисом других уровней)

Физический уровень Physical Layer	Физический уровень отвечает за подключение к физической среде передачи (медь, оптика. радио). Этот уровень получает кадры данных от канального уровня и преобразует их в оптические или электрические сигналы, соответствующие значениям битов в потоке данных. Эти сигналы посылаются через среду передачи на приемный узел. На физическом уровне определяются свойства среды передачи, включая: типы кабелей и разъемов разводку контактов в разъемах схему кодирования сигналов для значений 0 и 1 (модуляция)	К числу наиболее распространенных спецификаций физического уровня относятся: EIA-RS-232-C, CCITT V.24/V.28 - механические/электрические характеристики несбалансированного последовательного интерфейса. EIA-RS-422/449, CCITT V.10 - механические, электрические и оптические характеристики сбалансированного последовательного интерфейса. IEEE 802.3 -- CSMA/CD (Ethernet) IEEE 802.5 -- Token Ring
Канальный уровень Data Link Layer	Канальный уровень обеспечивает формирование, передачу и прием кадров данных. Этот уровень обслуживает запросы сетевого уровня и использует сервис физического уровня для приема и передачи пакетов. Спецификации IEEE 802.x делят канальный уровень на два подуровня: управление логическим каналом (LLC) и управление доступом к среде (MAC). LLC обеспечивает обслуживание сетевого уровня, а подуровень MAC регулирует доступ к разделяемой физической среде.	Наиболее часто на канальном уровне используются протоколы: HDLC для последовательных соединений IEEE 802.2 LLC (тип I и тип II) обеспечивают управление доступом (MAC) для сред 802.x Ethernet Token Ring FDDI X.25 Frame relay PPP
Сетевой уровень Network Layer	Сетевой уровень отвечает за деление пользователей на группы (адресацию) и управление сетью. На этом уровне происходит маршрутизация пакетов на основе преобразования MAC-адресов в сетевые адреса. Сетевой уровень обеспечивает передачу пакетов на транспортный уровень.	Наиболее часто на сетевом уровне используются протоколы: IP - протокол Internet IPX - протокол межсетевого обмена X.25 (частично этот протокол реализован на уровне 2) CLNP - сетевой протокол без организации соединений
Транспортный уровеньTransport Layer	Транспортный уровень определяет протоколы обмена сообщениями и обеспечивает сквозное управление потоколм данных через сеть.	Наиболее распространенные протоколы транспортного уровня включают: TCP - протокол управления передачей NCP - Netware Core Protocol SPX - упорядоченный обмен пакетами TP4 - протокол передачи класса 4
Сеансовый уровень Session Layer	Сеансовый уровень отвечает за организацию и поддержку соединений между сессиями, администрирование и безопасность сети.
Уровень представления Presentation Layer	Уровень представления отвечает за возможность диалога между приложениями на разных машинах. Этот уровень обеспечивает преобразование данных (кодирование, компрессия и т.п.) прикладного уровня в поток информации для транспортного уровня.	На уровне представляения вам наиболее часто будут встречаться протоколы: DNS LDAP NetBIOS/IP
Прикладной уровень Application Layer	Прикладной уровень отвечает за доступ приложений в сеть. Задачами этого уровня является копирование файлов, обмен почтовыми сообщениями и управление сетью.	К числу наиболее распространенных протоколов прикладного уровня относятся: FTP - протокол копирования файлов TFTP - упрощенный протокол копирования файлов X.400 - электронная почта Telnet - удаленный доступ в сеть SMTP - простой протокол почтового обмена CMIP - общий протокол управления информацией SNMP - простой протокол управления сетью NFS - сетевая файловая система FTAM - метод доступа для копирования файлов

7. IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers.
Институт Инженеров по Электричеству и Электронике (ИИЭР). ИИЭР способствует разработке стандартов, которые часто становятся национальными и международными эталонами. Организация издает ряд журналов, имеет много локальных отделений и несколько больших обществ по специальным областям, например Компьютерное Общество ИИЭР.

Internet Engineering Task Force (IETF)
Оперативный Инженерный Отряд Интернет. IETF - большое, открытое сообщество сетевых проектировщиков, производителей и исследователей, цель которого в том, чтобы координировать деятельность, управление и развитие Интернет и давать рекомендации по архитектуре и протоколам малых и средних (по протяженности) сетей. Именно IETF выдаёт предложения о стандартах на протоколы для IAB на утверждение. IETF собирается три раза в год.

Internet Architecture Board (IAB)
Архитектурный Совет Интернет. За эти годы IAB сменил много лиц. Первоначально он назывался Internet Activities Board (Совет Действий Интернет), и отвечал за разработку протоколов, которые и образуют Интернет. Позднее он изменил своё название и стал отвечать за архитектуру Интернет, оставив детали протоколов группе IESG. В июне 1992, он был включён как компонента в Сообщество Интернет (Internet Society - ISOC). IAB отвечает за назначения в IESG, архитектуру стандартных протоколов Интернет, за стандарты, разрабатываемые IETF, деятельность IANA и RFC и за связь с комитетами по стандартам (например, ISO).

8. Семейство протоколов TCP/IP. Инкапсуляция данных

Семейство протоколов TCP/IP работает на любых моделях компьютеров, произведенных различными производителями компьютерной техники и работающих под управлением различных операционных систем. С помощью протоколов TCP/IP можно объединить практически любые компьютеры. И что самое удивительное, сегодняшние реализации протокола TCP/IP очень далеки от того, как он задумывался исходно. В настоящее время это действительно открытая система, а именно, семейство протоколов и большое количество бесплатных реализаций (либо достаточно дешевых). Они составляют основу того, что в настоящее время называется словом Internet.

Уровни

Сетевые протоколы обычно разрабатываются по уровням, причем каждый уровень отвечает за собственную фазу коммуникаций. Семейства протоколов, такие как TCP/IP, это комбинации различных протоколов на различных уровнях. TCP/IP состоит из четырех уровней.

Прикладной	Telnet, FTP, e-mail и т.д.
Транспортный	TCP,UDP
Сетевой	IP, ICMP, IGMP
Канальный	драйвер устройства и интерфейсная плата

Каждый уровень несет собственную функциональную нагрузку.

Канальный уровень. Еще его называют уровнем сетевого интефейса. Обычно включает в себя драйвер устройства в операционной системе и соответствующую сетевую интерфейсную плату в компьютере. Вместе они обеспечивают аппаратную поддержку физического соединения с сетью (с кабелем или с другой используемой средой передачи).
Сетевой уровень, иногда называемый уровнем межсетевого взаимодействия, отвечает за передачу пакетов по сети. Маршрутизация пакетов осуществляется именно на этом уровне. IP (протокол Internet), ICMP (- протокол управления сообщениями Internet) и IGMP (- протокол управления группами Internet) обеспечивают сетевой уровень в семействе протоколов TCP/IP.
Транспортный уровень отвечает за передачу потока данных между двумя компьютерами и обеспечивает работу прикладного уровня, который находится выше. В семействе протоколов TCP/IP существует два транспортных протокола: TCP (Transmission Control Protocol) и UDP (User Datagram Protocol). TCP осуществляет надежную передачу данных между двумя компьютерами. Он обеспечивает деление данных, передающихся от одного приложения к другому, на пакеты подходящего для сетевого уровня размера, подтверждение принятых пакетов, установку тайм-аутов, в течение которых должно прийти подтверждение на пакет, и так далее. Так как надежность передачи данных гарантируется на транспортном уровне, на прикладном уровне эти детали игнорируются. UDP предоставляет более простой сервис для прикладного уровня. Он просто отсылает пакеты, которые называются датаграммами (datagram) от одного компьютера к другому. При этом нет никакой гарантии, что датаграмма дойдет до пункта назначения. За надежность передачи данных, при использовании датаграмм отвечает прикладной уровень. Для каждого транспортного протокола существуют различные приложения, которые их используют.
Прикладной уровень (application layer) определяет детали каждого конкретного приложения. Существует несколько распространенных приложений TCP/IP, которые присутствуют практически в каждой реализации:

Telnet - удаленный терминал
FTP, File Transfer Protocol - протокол передачи файлов
SMTP, Simple Mail Transfer Protocol - простой протокол передачи электронной почты
SNMP, Simple Network Management Protocol - простой протокол управления сетью.

Инкапсуляция — свойство языка программирования, позволяющее объединить и защитить данные и код в объект и скрыть реализацию объекта от пользователя (прикладного программиста). При этом пользователю предоставляется только спецификация (интерфейс) объекта.

Пользователь может взаимодействовать с объектом только через этот интерфейс. Реализуется с помощью директив: public, private, protected.
Пользователь не может влиять на работу объекта, кроме как через интерфейс. Реализуется с помощью использования закрытых данных и методов, значения которых берутся из открытого интерфейса при создании объекта.
Инкапсуляция — один из четырёх важнейших механизмов объектно-ориентированного программирования (наряду с абстракцией, полиморфизмом и наследованием).

Предостережение: Одна из наиболее распространенных ошибок — делать сокрытие реализации только ради сокрытия. Целями, достойными усилий, являются:

предельная локализация изменений при необходимости таких изменений,
прогнозируемость изменений (какие изменения в коде надо сделать для заданного изменения функциональности) и прогнозируемость последствий изменений.
Образ в пример: ложка, опущенная в стакан, не меняет его свойств и не становится частью стакана, хотя и помогает пить из него чай; в то же время, сахар, растворенный в чае с помощью ложки, делает его сладким.

Часто инкапсуляция может быть достигнута простейшими организационными мерами: знание того, что «вот так-то делать нельзя» иногда является самым эффективным средством инкапсуляции!

9. Транспортный уровень семейства TCP/IP. Установка надежного соединения

Транспортный уровень (transport, layer) организует для вышестоящего прикладного уровня обмен данными между двумя компьютерами и сети. В семействе протоколов TCP/IP одновременно используются два существенно различных транспортных протокола: TCP (Transmission Control Protocol — протокол управления передачей данных) и UDP (User Datagram Protocol — протокол дейтаграмм пользователя). TCP обеспечивает надежную передачу потоков данных между двумя компьютерами в сети. В его задачи входит: разделять данные, поступающие от обслуживаемых им приложений, на блоки приемлемого размера для нижестоящего сетевого уровня; подтверждать получение пришедших к нему по сети пакетов; в течение установленных им периодов времени (таймаутов) ожидать прихода подтверждений о получении отправленных им пакетов и т. п. Поскольку TCP берет нa себя все проблемы обеспечения надежной доставки врученных ему данных по назначению, то прикладной уровень освобождается от этих забот. Напротив, UDP предоставляет прикладному уровню намного более примитивный сервис. Он лишь рассылает данные адресатам в виде пакетов, называемых UDP-дейтаграммами (UDP datagrams), без гарантии их доставки. Предполагается, что требуемая степень надежности пересылки должна обеспечиваться самим прикладным уровнем.

4-й уровень модели, предназначен для доставки данных без ошибок, потерь и дублирования в той последовательности, как они были переданы. При этом неважно, какие данные передаются, откуда и куда, то есть он предоставляет сам механизм передачи. Блоки данных он разделяет на фрагменты, размер которых зависит от протокола, короткие объединяет в один, а длинные разбивает. Протоколы этого уровня предназначены для взаимодействия типа точка-точка.
Транспортным уровнем предоставляются следующие виды услуг:

установление транспортного соединения;
передача данных;
разрыв транспортного соединения.

Функции, выполняемые транспортным уровнем:

преобразование транспортного адреса в сетевой;
межоконечное мультиплексирование транспортных соединений в сетевые;
установление и разрыв транспортных соединений;
межоконечное упорядочивание блоков данных по отдельным соединениям;
межоконечное обнаружение ошибок и необходимый контроль за качеством услуг;
межоконечное восстановление после ошибок;
межоконечное сегментирование, объединение и сцепление;
межоконечное управление потоком данных по отдельным соединениям;
супервизорные функции;
передача срочных транспортных блоков данных.

a. Если какой-либо процесс прослушивает какой-либо порт, то входящий TCP-сегмент передается этому процессу. Последний может принять соединение или отказаться от него. Если процесс принимает соединение, он отсылает в ответ подтверждение. Последовательность TCP-сегментов, посылаемых в нормальном случае, показана на рис. 4, а. Необходимо обратить внимание на то, что сегмент с установленным битом SYN занимает 1 байт пространства порядковых номеров, что позволяет избежать неоднозначности в их подтверждениях.
Если два хоста одновременно попытаются установить соединение друг с другом, то последовательность происходящих при этом событий будет соответствовать рис. 4, б. В результате будет установлено только одно соединение, а не два, так как пара конечных точек однозначно определяет соединение. То есть если оба соединения пытаются идентифицировать себя с помощью пары (x, y) делается всего одна табличная запись для (x, y).
В результате переговорного процесса модулей TCP с двух сторон соединения определяются параметры соединения. Одни из них остаются постоянными в течение всего сеанса связи, а другие адаптивно изменяются. В частности, в зависимости от загрузки буфера принимающей стороны, а также надежности работы сети динамически изменяется размер окна отправителя. Создание соединения означает также выделение операционной системой на каждой стороне соединения определенных системных ресурсов: для организации буферов, таймеров, счетчиков. Эти ресурсы будут закреплены за соединением с момента создания и до момента разрыва.
Логическое TCP-соединение однозначно идентифицируется парой сокетов.
Каждый сокет одновременно может участвовать в нескольких соединениях. Так, если (IP1, n1), (IP2, n2), (IP3, n3) – сокеты трех различных приложений, где IP1, IP2, IP3 – их IP-адреса, а n1, n2, n3 – номера их TCP-портов, то возможно образование следующих соединений:

соединение 1 – {(IP2, n2), (IP1, n1)};
соединение 2 – {(IP1, n1), (IP3, n3)};
соединение 3 – {(IP2, n2), (IP3, n3)}.

b. Передача пакетов TCP, параметры передачи, MTU (Maximum Transmission Unit). Надёжная доставка. Алгоритм скользящего окна. Процедура «медленный старт».
Алгоритм скользящего окна В рамках установленного соединения в протоколе TCP правильность передачи каждого сегмента должна подтверждаться квитанцией от получателя. Квитирование – это один из традиционных методов обеспечения надежной связи. В протоколе TCP используется частный случай квитирования – алгоритм скользящего окна. При установлении соединения обе стороны договариваются о начальном номере байта, с которого будет вестись отсчет в течение всего данного соединения. У каждой стороны свой начальный номер. Идентификатором каждого сегмента является номер его первого байта. Нумерация байтов в пределах сегмента осуществляется так, что первый байт данных сразу вслед за заголовком имеет наименьший номер, а следующие за ним байты имеют следующие порядковые номера (рис. 5.).

Рис. 5. Нумерация байтов в TCP-сегменте.

Когда отправитель посылает TCP-сегмент, он в качестве идентификатора сегмента помещает в поле порядкового номера номер первого байта данного сегмента. Так, на рис. 6 идентификаторами сегментов являются номера 32600, 34060, 36520 и т.д. На основании этих номеров TCP-получатель не только отличает данный сегмент от других, но и позиционирует полученный фрагмент относительно общего потока. Кроме того, он может сделать вывод, что полученный сегмент является дубликатом или что между двумя полученными сегментами пропущены данные и т.д.
Рис. 6. Порядковый номер и номер квитанции.

В качестве квитанции получатель сегмента отсылает ответное сообщение (сегмент), в которое помещает число (номер подтверждения), на единицу превышающее максимальный номер байта в полученном сегменте. Для сегментов, изображенных на рис. 6, квитанцией о получении (номером подтверждения) служат номера последнего байта каждого сегмента +1. Так для первого отправленного сегмента это будет число 34060, для второго – 36520 и т.д. Номер подтверждения часто интерпретируют как номер следующего ожидаемого байта данных. Квитанция (подтверждение) в протоколе TCP посылается только в случае правильного приема данных, отрицательные квитанции не посылаются. Таким образом, отсутствие квитанции означает либо потерю сегмента, либо прием искаженного сегмента, либо потерю квитанции.
В протоколе TCP в одном и том же сегменте могут быть помещены и данные, которые посылает приложение другой стороне, и квитанция, которой модуль TCP подтверждает получение данных.
Протокол TCP является дуплексным, то есть в рамках одного соединения регламентируется процедура обмена данными в обе стороны. Каждая сторона одновременно выступает и как отправитель, и как получатель. У каждой стороны есть пара буферов: один – для хранения принятых сегментов, другой – для сегментов, которые только еще предстоит отправить. Кроме того, имеется буфер для хранения копий сегментов, которые были отправлены, но квитанции о получении которых еще не поступили.
И при установлении соединения, и в ходе передачи обе стороны, выступая в роли получателя, посылают друг другу так называемые окна приема. Каждая из сторон, получив окно приема, «понимает», сколько байтов ей разрешается отправить с момента получения последней квитанции. Другими словами, посылая окна приема, обе стороны пытаются регулировать поток байтов в свою сторону, сообщая своему «визави», какое количество байтов (начиная с номера байта, о котором уже была выслана квитанция) они готовы в настоящий момент принять.
На рис. 7 показан поток байтов, поступающих с верхнего уровня в выходной буфер протокола TCP. Из протокола байтов модуль TCP «нарезает» последовательность сегментов и готовит их для отправки другому сокету. В этом потоке можно указать несколько логических границ. Первая граница отделяет сегменты, которые уже были отправлены и на которые уже пришли квитанции. По другую сторону этой границы располагается окно размером W байт. Часть байтов, входящих в окно, составляют сегменты, которые уже были отправлены, но квитанции на них пока не получены. Оставшаяся часть окна – это сегменты, которые пока не отправлены, но могут быть отправлены, так как входят в пределы окна. И наконец, последняя граница указывает на начало последовательности сегментов, ни один из которых не может быть отправлен до тех пор, пока не придет очередная квитанция и окно не будет сдвинуто вправо.
Если размер окна равен W, а последняя по времени квитанция содержала значение N, то отправитель может посылать новые сегменты до тех пор, пока в очередной сегмент не попадет байт с номером N+W. Этот сегмент выходит за рамки окна, и передачу в таком случае необходимо приостановить до прихода следующей квитанции.

Рис. 7. Особенности реализации алгоритма скользящего окна в протоколе TCP.

Процедура «медленный старт»
Когда в какую-либо сеть поступает больше данных, чем она способна обработать, в сети образуются заторы. Интернет в этом смысле не является исключением. Поэтому здесь мы рассмотрим алгоритм, разработанный для борьбы с перегрузкой сети. Решение, применяемое в Интернете, состоит в признании существования двух потенциальных проблем: низкой пропускной способности сети и низкой емкости получателя – и в раздельном решении обеих проблем. Для этого у каждого отправителя есть два окна: окно, предоставленное получателем, и окно перегрузки. Размер каждого из них соответствует количеству байтов, которое отправитель имеет право передать. Отправитель руководствуется минимальным из этих двух значений. Например, получатель говорит: «Посылайте мне 8 Кбайт», но отправитель знает, что если он пошлет более 4 Кбайт, то в сети образуется затор, поэтому он посылает все же 4 Кбайта. Если же отправитель знает, что сеть способна пропустить и большее количество данных, например 32Кбайта, он передаст столько, сколько просит получатель (то есть 8 Кбайт).
При установке соединения отправитель устанавливает размер окна перегрузки равным размеру максимального используемого в данном соединении сегмента. Если подтверждение получения этого сегмента прибывает прежде, чем истекает период ожидания, к размеру окна добавляется размер сегмента, то есть размер окна перегрузки удваивается, и посылаются уже два сегмента. В ответ на подтверждение получения каждого из сегментов производится расширение окна перегрузки на величину одного максимального сегмента. Допустим, размер окна равен n сегментам. Если подтверждения для всех сегментов приходят вовремя, окно увеличивается на число байтов, соответствующие n сегментам. По сути, подтверждение каждой последовательности сегментов приводит к удвоению окна перегрузки.
Этот процесс экспоненциального роста продолжается до тех пор, пока не будет достигнут размер окна получателя или не будет выработан признак тайм-аута, сигнализирующий о перегрузке сети. Например, если пакеты размером 1024, 2048 и 4096 байт дошли до получателя успешно, а в ответ на передачу пакета размером 8192 байта подтверждение не пришло в установленный срок, окно перегрузки устанавливается равным 4096 байтам. Пока размер окна перегрузки остается равным 4096 байтам, более длинные пакеты не посылаются, независимо от размера окна, предоставляемого получателем. Этот алгоритм называется «медленным стартом».