Глобальная сеть Internet. Адресация в IP-сетях

Internet - это гигантская глобальная сеть, состоящая из тысяч более мелких сетей и соединяющая миллионы пользователей по всему миру. Internet, которую так же называют информационной супермагистралью, имеет практически неограниченное число доступных информационных ресурсов. Со своего компьютера вы можете получить доступ к информации на любом компьютере Internet, расположенном где угодно в мире.

Internet, такая как мы теперь ее знаем, была первоначально создана в 1969 году, как проект, финансируемый Министерством обороны США, и имевший название Advanced Research Project Agency (ARPA). В самом начале доступ к Internet был только у правительства и высших учебных заведений, но сейчас она доступна и для коммерческого применения. В последние несколько лет возможности Internet невероятно возросли.

Internet соединяет самые разнообразные компьютеры и сети при использовании общего протокола, известного как TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol). TCP/IP обеспечивает базовое средство коммуникации, которое дает возможность компьютерам, составляющим Internet, взаимодействовать между собой. На основе этого базового коммуникационного протокола появилось несколько других инструментов и утилит, предназначенных для выполнения определенных задач в Internet. Ниже приведено краткое описание наиболее общих средств, доступных в Internet:

· World Wide Web. Самое новое и наиболее популярное средство в Internet, имеет графический интерфейс, способный поддерживать изображения, звук и другие объекты мультимедиа.

· Электронная почта (E-mail). Служба, дающая возможность пользователям посылать электронные почтовые сообщения любому адресату, зарегистрированному в Internet.

· Группы новостей. Эти дискуссионные группы покрывают практически любые мысленные темы.

· FTP (File Transfer Protocol – протокол передачи файлов). Используется для передачи файлов между двумя компьютерами.

· Telnet. Служба, предоставляющая вам возможность зарегистрироваться на другом компьютере, как будто ваш компьютер является терминалом, подключенным к другому компьютеру.

· Gopher. Основанный на меню инструмент, предоставляющий вам возможность просматривать информацию в Internet, без необходимости знать определенные команды, требуемые для использования FTP.

Адресация в компьютерных сетях.

Любому компьютеру в IP-сети (TCP/IP-сети) назначен уникальный адрес, который называется IP-адресом. IP-адрес — это 32-разрядное число, которое принято записывать в десятеричном или шестнадцатеричном формате в виде четырех чисел, разделенных точками, например:

1.111.111.213.232

2.127.0.0.1

3.192.168.9.2

При условии, что ваша сеть подключена к Интернет, протокол TCP/IP обеспечивает работу вашей сетевой программы с любым компьютером в мире, как-будто тот находится в локальной сети. Уникальность IP-адреса достигается достаточно просто — IP-адреса назначаются централизованно Сетевым Информационным Центром (NIC, Network Information Center).

Для понимания остальной информации нужно отметить, что существуют локальные (LAN, Local Area Networks) и региональные (Wide Area Networks) сети. Сеть Интернет сначала была региональной (Arpanet), а потом стала глобальной, объединив все региональные сети мира. Если ваша локальная (или даже региональная) сеть не соединена с Интернет, то внутри сети вы можете использовать любые IP-адреса без согласования с NIC. Обычно в локальных сетях используются особые IP-адреса.

Каждый компьютер в сети имеет свой уникальный адрес. Но оказывается, что и сеть (подсеть) также имеет свой уникальный адрес. Под сетью можно понимать «пачку» IP-адресов, идущих подряд, то есть 192.168.1.0...192.168.1.255. Самый младший и самый старший адреса резервируются. Младший (192.168.1.0) является адресом сети, а старший является широковещательным (broadcast) адресом сети. Адрес сети может потребоваться, когда нужно указать всю сеть (подсеть), например, при задании маршрутизации для этой сети.

Широковещательный адрес используется для передачи сообщений «всем — всем — всем» в рамках сети, то есть когда нужно передать сообщение (пакет) сразу всем компьютерам сети. Широковещательные запросы очень часто используются, например, для построения ARP-таблиц.

Для каждой подсети определена ее маска. Фактически, маска это размер сети, то есть число адресов в сети. Маску принято записывать в десятично-побайтном виде:

1.255.255.255.0 — маска на 256 адресов (0...255); 2.255.255.255.192 — маска на 64 адреса (192...255); 3.255.255.0.0 — маска на 65536 адресов (256*256)

Классы IP-сетей

В обшем случае IP-сети делятся на три класса: А, В, С, D и Е.

Сети класса А — это огромные сети. Маска сети класса А: 255.0.0.0. В каждой сети такого класса может находиться 16777216 адресов. Адреса таких сетей лежат в промежутке 1.0.0.0...126.0.0.0, а адреса хостов (компьютеров) имеют вид 125.*.*.*

Сети класса В — это средние сети. Маска такой сети — 255.255.0.0. Эта сеть содержит 65536 адресов. Диапазон адресов таких сетей 128.0.0.0... 191.255.0.0. Адреса хостов имеют вид 136.12.*.*

Сеть класса С — маленькие сети. Содержат 256 адресов (на самом деле всего 254 хоста, так как номера 0 и 255 зарезервированы). Маска сети класса С — 255.255.255.0. Интервал адресов: 192.0.1.0...223.255.255.0. Адреса хостов имеют вид: 195.136.12.*

Класс сети определить очень легко. Для этого нужно перевести десятичное представление адреса сети в двоичное. Например, адрес сети 128.11.1.0 в двоичном представлении будет выглядеть так:

10000000 00001011 00000001 00000000

А 192.168.1.0:

11000000 10101000 00000001 00000000

Если адрес начинается с последовательности битов 10, то данная сеть относится к классу В, а если с последовательности 110, то — к классу С.

Если адрес начинается с последовательности 1110, то сеть является сетью класса D, а сам адрес является особым — групповым (multicast). Если в пакете указан адрес сети класса D, то этот пакет должны получить все хосты, которым присвоен данный адрес.

 

 

Характеристики сетей различных классов Класс Первые биты Диапазон адресов Количество узлов А   1.0.0.0... 1 26.0.0.0 16777216(2") В   128.0.0.0... 191.255.0.0 65536 (2") С   192.0 1.0...223.255.255.0 256 (2") D   224.0 0.0...239.255.255.255 Multicast Е   240.0.0.0...247.255.255.255 Зарезервирован

 

 

2.28.Стек TCP/IP. Функции уровней стека TCP/IP.

Разработан в середине 70-х годов по заказу Министерства Обороны США. Основная задача – создать надежный протокол взаимодействия удаленных компьютеров. Интеграция с ОС UNIX. Протокол взаимодействия компьютеров в глобальных сетях. Около 50% сетевых узлов Internet работает под управлением систем UNIX (LINEX). C 1998 г. TCP становится основным средством построения ЛВС. До этого был. Является открытым стандартом.

Уровни стека TCP/IP.

I уровень – прикладной (объединяет 2 верхних уровня модели OSI: прикладной и представительский).

-этот уровень объединяет сетевые службы: эл. почта, доступ к сетевым БД, Web-страницам и т.д.; -не занимается передачей данных, а формирует, предоставляет данные; -реализуется программными средствами на архитектуре клиент-сервер. Примеры протоколов: HTTP (протокол передачи гипертекстовых документов), FTP (протокол передачи файлов), TELNET (протокол удаленного доступа к серверу в терминальном режиме).

II уровень – транспортный (5 и 4 уровни модели OSI- сеансовый и транспортный). Основная задача – гарантированность доставки данных между двумя узлами. Примеры протоколов: TCP – протокол управления передачами данных – перед передачей устанавливает логическое соединение (известен маршрут, размеры пакетов данных, процедуры контроля ошибок). Применяется для протяжных и надежных каналов связи. UDP – протокол пользовательских дейтаграмм. Обеспечивает передачу данных без установки логического соединения, поэтому работает быстрее, но является менее надежным, т.к. не заботится о возможной потере и порядке поступления. Применяется для коротких каналов связи в ЛВС.

III уровень – межсетевого взаимодействия (3 уровень модели OSI – сетевой). Основные задачи: - маршрутизация пакетов, - коммутация пакетов по выбранному маршруту. Этот уровень не гарантирует доставку пакета до узла назначения. Контроль и обработка ошибок осуществляется на транспортном уровне. Примеры протоколов: IP – протокол передачи Internet – пакетов, OSPF – алгоритм маршрутизации на основе состояния каналов, RTP – дистационно-векторная маршрутизация.

IV уровень - уровень сетевых интерфейсов (2,1 уровни модели OSI –физический и канальный).

Прикладные протоколы

Основная задача: - сеть TCP должна иметь средства работы с любой сетевой технологией. - для каждой из сетевых технологий (Ethernet, Token-Ring, ATM. FDDI, Frame Relay…) TCP/IP содержит программные средства включения IP- пакетов в кадры сетевых технологий. - Этот уровень нельзя регламентировать раз и навсегда, находятся в постоянном развитии. При появлении новой технологии разрабатываются средства передачи IP-пакетов кадрами. Этой технологии IEEE выпускает стандарты Internet. Примеры протоколов: REC1042 описывает правила IP-пакетов в кадрах Ethernet. Единицы данных, используемые в TCP/IP: Байтовый поток данных.

Транспортный уровень делит байтовый поток на сегменты.

Сегменты.

UDP

TCP

Сегмент помещается в пакет, в пакете указываются адреса и другая

служебная информация.

Пакеты.

Протоколы сетевых интерфейсов

IP пакеты помещаются в кадры,определение сетевой технологии.

Например: Ethernet.

Кадры.

Сеть

Типы адресов в TCP/IP.: 1Локальные адреса –физические MAC-адреса сете-

вых узлов. MAC-адреса состоят из 6 байт (48 бит). 2.Сетевые IP-адреса – логические адреса сетевых компьютеров. Основной тип, с помощью которого передаются пакеты между сетями. Состоит из 4 байт. Пример: 192.168.5.29. 0…255 в IP-адрес. IP-адрес включает 2 логические части: адрес (номер) сети и адрес (номер) узла. Один сетевой компьютер может иметь несколько IP-адресов по количеству сетевых адаптеров. IP-адрес характеризует не компьютер, а сетевое соединение. Номера сетей назначаются специальные между подразделениями Internet: InterNIC. Номера узлов назначаются администраторами сети. 3.Символьные (доменные) имена. Пример: www.ustu.ru. Каждому доменному имени соответствует свой IP-адрес. Существует специальная служба преобразования доменного имени в IP-адрес (DNS- Domain Name Service). Домен – это множество сетевых узлов с общим свойством (принадлежность к государству, фирме и т.п.). Доменные имена используются на верхнем прикладном уровне стека TCP/IP. Доменные имена являются иерархическими составными (www.ur.ru) именами и используются для эффективной организации именования компьютеров в Internet, а также в ЛВС. Отображение доменных имен на IP-адреса. DNS-служба доменных имен распознает или определяет IP-адрес по доменному имени. (Пользователь набирает свое доменное имя, оно предается в службу DNS, определяется IP-адрес, далее информация передается в пакетах по IP-адресу). Служба имеет клиент-серверную архитектуру. В каждом домене присутствует хотя бы один DNS-сервер, который содержит таблицу IP-адресов своего (текущего) домена и IP-адреса DNS-серверов подчиненных доменов. На маршрутизаторах или рабочих станциях неоюходимо указывать IP-адрес DNS-сервера в параметрах TCP/IP.

 

 

2.29.Основные сервисы Internet: электронная почта (e-mail), телеконференции (news), FTP-сервис, WWW-сервис. Назначение, особенности, области применения.

Электронная почта (E-mail) Одна из популярных на сегодня услуг Internet. Оценки говорят, что в мире имеется более 50 миллионов пользователей электронной почты В целом же в мире трафик электронной почты (протокол SMTP, Simple Mail Transfer Protocol) занимает только около 5% всего сетевого трафика. E-mail доступна при любом виде доступа к Internet. E-mail (Electronic mail) - электронный аналог обычной почты. Система E-mail позволяет, посылать сообщения; получать сообщения в свой электронный почтовый ящик; отвечать на письма корреспондентов автоматически, используя их адреса, рассылать копии письма сразу нескольким получателям, переправлять полученное письмо по другому адресу; использовать вместо адресов (числовых или доменных имен) логические имена; создавать несколько подразделов почтового ящика для разного рода корреспонденции; включать в письма текстовые файлы; проводить телеконференции и дискуссии; использовать FTP no E-mail и др.

Телеконференции (news). Доски объявлений (USENET, news) Доски объявлений (USENET, news) - это так называемые сетевые новости, или дискуссионные клубы. Они дают возможность читать и посылать сообщения в общественные (открытые) дискуссионные группы. На самом деле они представляю! собой сетевой вариант электронных досок объявлений (BBS, Bulletin Board System), изначально работавших на машинах с модемным доступом. News представляют собой сообщения, адресуемые группам пользователей, а не конкретному адресату. Сообщения эти могут быть совершенно разного характера. Узлы сети, занимающиеся обслуживанием системы новостей, по получении пакета новостей рассылают его своим соседям, если те еще не получили такой новости. Получается лавинообразная широковещательная передача, обеспечивающая быструю рассылку новостей по всей сети. При установке программы News-клиент на компьютере создается список интересующих пользователя дискуссионных групп, а также список-фильтр тех групп и подгрупп, которые необходимо исключить. Имеется семь основных категорий: соmр - вычислительная техника и все, с ней связанное; news - разработки системы новостей и новости в этих разработках; геc - хобби, отдых, развлечение и т.д.; sci - наука; soc - социальные темы; talk - обсуждения по различным темам (религия, искусство и др.), misc - все остальное.

Передача файлов (FTP) FTP (File Transfer Protocol) - протокол передачи файлов, определяющий правила передачи файлов с одного компьютера на другой.

Для работы с FTP нужно иметь доступ на удаленную машину, с которой необходимо скопировать (download) или на которую требуется передать файлы (upload), то есть иметь входное имя и знать соответствующий пароль. FTP позволяет пересылать данные в файлах либо как двоичную информацию, либо как ASCII (то есть текст). ASCII-пересылка дает возможность автоматического перекодирования данных при пересылке текста на компьютер с другой кодировкой алфавита, что сохраняет прежний читаемый вид текста. Имеется возможность сжимать данные при пересылке и после разжимать их в прежний вид. Имеется также возможность использования FTP в пакетном режиме по E-mail на некоторых серверах, но отсутствие прямого диалога очень неудобно и сильно замедляет работу.

WWW-сервис Глобальные гипертекстовые структуры WWW

Система WWW (World Wide Web) - всемирная паутина глобальных сетей, является наиболее распространенным сервисом Internet. Основной прикладной протокол работы этого сервиса - HTTP (Hypertext Transport Protocol), определяющий правила передачи по сети гипертекстовых WWW-документов. Гипертекстовый документ - это текст со вставленными в него командами разметки (теги), ссылающимися на другие места этого текста, другие документы, графические картинки, видео-файлы, звуковые файлы и т.д. Для просмотра WWW-документов (Web-страниц) на компьютере необходимо установить и настроить протокол TCP/IP, а также программу просмотра Web-страниц - броузер (Browser). Выбор приходится делать между двумя приблизительно равными по характеристикам и возможностям вариантами: Navigator/Communicator компании Netscape и Internet Explorer компании Microsoft. В WWW по ключевым словам можно попасть в совершенно другой текст из другого документа, войти в какую-нибудь программу. В Internet в контексте I WWW можно получать доступ к Telnet, E-mail, FTP, Gopher, WAIS, Archie, USENET News и т.п. В WWW можно ссылаться на информацию других машин в любом месте сети, тогда при активации соответствующей ссылки эти данные автоматически передаются на исходную машину. В Gopher имеется жесткая структура меню, эта структура не зависит от того, какой документ используется. В WWW происходит движение по документу, который может иметь какую угодно гипертекстовую структуру. WWW следует устанавливать на достаточно быстрые линии доступа к Internet. На медленных линиях использование всех возможностей WWW I приводит к длительному ожиданию информации (особенно графической). Ускорить получение WWW-страниц можно с помощью отключения ' загрузки графической информации (рисунки, анимация, видео) в конфигурационных параметрах Web-бооузера.