Структура и основные принципы работы сети Интернет

Как уже говорилось, Интернет представляет собой множество компьютеров, соединенных между собой линиями связи, взаимодействие которых осуществляется с помощью, установленных на этих компьютерах программ (хотя есть некоторые особенности прису­щие только Интернету). Рассмотрим структуру сети на примере условной схемы части Интернета (Рис. 2).

======== Высокоскоростные выделенные линии связи

——— Выделенные линии связи

- - - - - - - Коммутируемые линии связи

Рис.2. Схема соединения компьютеров в Интернете

Отличительной особенностью такой структуры сети является ее высокая надежность. При выходе из строя части компьютеров и линий связи сеть будет продолжать функционировать. Такая надежность обеспечивается тем, что в Интернете нет единого центра управления, и если выходят из строя некото­рые линии связи или компьютеры, то сообщения могут быть переданы по другим линиям связи, так как всегда имеется несколько путей передачи информации.

Пользователи Интернета подключаются к сети через компьютеры специ­альных организаций, которые называются поставщиками услуг Интернета (подробнее о поставщиках услуг будет рассказано далее), причем к Интернету могут быть подключен как отдельный компьютер, так и локальная сеть.

В последнем случае можно считать, что к Интернету подключены все компьютеры данной локальной сети, хотя линией связи с Интернетом будет со­единен только один компьютер. Соединение может быть постоянным или временным. Поставщики услуг Интернета имеют множество линий для подключения пользователей и высокоскоростные линии для связи с ос­тальной частью Интернета. Часто мелкие поставщики подключены к более крупным, которые, в свою очередь, подключены к другим поставщикам. Все организации, соединенные друг с другом самыми скоростными ли­ниями связи, образуют базовую часть сети (или, как уже упоминалось, хребет Интернета, на анг­лийском языке называемый Backbon [Бэкбон]). Если поставщик подключен непосредственно к хребту, то скорость передачи информации будет мак­симальной.

В действительности разница между пользователями и поставщиками услуг Интернета достаточно условна. Любой человек, подключивший свой ком­пьютер или свою локальную вычислительную сеть к Интернету и установивший необходимые программы, может предоставлять услуги подключения к сети другим пользователям. Одиночный пользователь, в принципе, может подключиться скоростной линией непосредственно к хребту Интернета.

В общем случае Интернет осуществляет обмен информацией между лю­быми двумя компьютерами, подключенными к сети. Компьютеры, под­ключенные к Интернету, часто называют узлами Интернета, или сайтами, от английского слова site, которое переводится как место, местонахожде­ние. Узлы, установленные у поставщиков услуг Интернета, обеспечивают доступ пользователей к Интернету. Существуют также узлы, специализи­рующиеся на предоставлении информации. Например, многие фирмы соз­дают узлы в Интернете, с помощью которых они распространяют инфор­мацию о своих товарах и услугах.

Как же осуществляется передача информации? В Интернете используются два основных понятия, которые постоянно будут встречаться: адрес и про­токол. Свой уникальный адрес имеет любой компьютер, подключенный к Интернету. Даже при временном соединении по коммутируемому каналу компьютеру выделяется уникальный адрес. В любой момент времени все компьютеры, подключенные к Интернету, имеют разные адреса. Так же, как почтовый адрес однозначно определяет местонахождение человека, адрес в Интернете однозначно определяет местонахождение компьютера в сети. Адреса в Интернете являются важнейшей его частью, и чуть позже мы подробно расскажем о них.

Что такое протокол? В общем случае протокол - это правила взаимодейст­вия. Например, дипломатический протокол предписывает, как поступать при встрече зарубежных гостей или при проведении приема. Так же сете­вой протокол предписывает правила работы компьютерам, которые под­ключены к сети. Стандартные протоколы заставляют разные компьютеры “говорить на одном языке”. Таким образом, осуществляется возможность подключения к Интернету разнотипных компьютеров, работающих под управлением различных операционных систем.

Описать в одном протоколе все правила взаимодействия практически не­возможно. Поэтому сетевые протоколы строятся по многоуровневому принципу. Например, на нижнем уровне описываются правила передачи небольших порций информации с одного компьютера на другой, так как отслеживать правильность передачи небольших частей информации значи­тельно проще. Если какая-то часть информации была искажена помехами при передаче, то на этом уровне запрашивается повтор передачи только искаженной части. Протокол следующего уровня описывает, как большие массивы данных разбить на небольшие части и собрать обратно. При этом небольшие части пересылаются с помощью протокола нижнего уровня. На следующем, более высоком уровне описывается передача файла. При этом используются протоколы нижних уровней. Таким образом, для реализации нового протокола высокого уровня в Интернете не требуется знать осо­бенности функционирования сети, а надо уметь пользоваться протоколами более низкого уровня.

Аналогию многоуровневых протоколов можно найти в повседневной жиз­ни. Например, вы можете передать текст документа во время разговора по телефону. При этом вам совершенно необязательно знать, как работает телефонная сеть. Вы знаете, что надо просто набрать номер и ждать, когда другой человек снимет трубку.

Для передачи изображения документа можно воспользоваться факсом. Вы вставляете документ в факс-аппарат, набираете телефонный номер другого факс-аппарата и передаете документ. При этом вы можете даже не задумы­ваться о том, как изображение документа передается по телефонным ли­ниям. Вы просто пользуетесь протоколом высокого уровня: “вставить до­кумент в факс-аппарат, набрать номер, нажать кнопкуСтарт на факс-аппарате”. При этом вы воспользовались, по крайней мере, еще двумя уровнями протоколов: протоколом функционирования телефонной сети и протоколом передачи факсов.

Точно так же в Интернете имеется несколько уровней протоколов, кото­рые взаимодействуют друг с другом. На нижнем уровне используются два основных протокола: IP [Ай Пи] - Internet Protocol (Протокол Интернета) и TCP [Ти Си Пи] - Transmission Control Protocol (Протокол управления передачей). Так как эти два протокола тесно взаимосвязаны, то часто их объединяют, и говорят, что в Интернете базовым протоколом является TCP/IP [Ти Си Пи / Ай Пи]. Все остальные многочисленные протоколы строятся на основе именно протоколов TCP/IP. В последнее время распространение получает также протокол UDP/IP (User Datagram Protocol), который не требует подтверждения о получении пакета и используется для передачи звука и видео в реальном времени.

Конечно, для успешной работы в Интернете совершенно не обязательно знать о работе протоколов. Однако возможно вам будет интересно узнать, как функционирует Интернет. Попробуем объяснить работу протоколов TCP/IP с помощью достаточно условного примера (Рис. 3).

Рис. 3. Схема функционирования протокола TCP/AP

Предположим, требуется передать информацию с одного компьютера, подключенного к Интернету, на другой компьютер. Протокол TCP разби­вает информацию на порции и нумерует все порции, чтобы при получе­нии можно было правильно собрать информацию. Так же при разборке деревянного сруба нумеруют бревна, чтобы быстро собрать дом в другом месте. Далее с помощью протокола IP все части передаются получателю, где с помощью протокола TCP проверяется, все ли части получены. Так как отдельные части могут путешествовать по Интернету самыми разными путями, то порядок прихода 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 путе­шествует по Интернету. Этим занимается протоколIP. Точно так же, как при перевозке отдельных пронумерованных бревен не важно, какой до­рогой их везут. К каждой полученной порции информации протокол IP добавляет служебную информацию, из которой можно узнать адреса от­правителя и получателя информации. Если следовать аналогии с почтой, то данные помещаются в конверт или пакет, на котором пишется адрес получателя. Далее протокол IP так же, как и обычная почта, обеспечивает доставку всех пакетов получателю. При этом скорость и пути прохождения разных конвертов могут быть различными. Интернет часто изображают в виде размытого облака. Вам не известны пути прохождения информации, но правильно оформленные IP - пакеты доходят до получателя.

Так работают протоколы TCP/IP, обеспечивая передачу информа­ции между двумя компьютерами. Все остальные протоколы с их помощью реализуют самые разные услуги Интернета, речь о которых пойдет в сле­дующем разделе.