Протоколы интернет. Сетевые протоколы: понятие, назначение, примеры

Понимание работы сетей на базовом уровне имеет очень важное значение для каждого администратора сервера или веб-мастера. Это необходимо для правильной настройки ваших сервисов в сети, а также легкого обнаружения возможных проблем и решения неполадок.

В этой статье мы рассмотрим общие концепции сетей интернета, обсудим основную терминологию, самые распространенные протоколы, а также характеристики и предназначение каждого из уровней сетей. Здесь собрана только теория, но она будет полезна начинающим администраторам и всем интересующимся.

Перед тем как обсуждать основы сети интернет, нам нужно разобраться с некоторыми общими терминами, которые часто используются специалистами и встречаются в документации:

• Соединение - в сетях, соединение означает возможность передавать данные между устройствами. Перед тем как начнется передача данных, должно состоятся соединение, параметры которого описаны протоколом;
• Пакет - это основной структурный блок данных в сети. Все данные передаются в виде пакетов, большие данные разделяются на небольшие пакеты, фиксированного размера. В каждом пакете есть заголовок, в котором находится информация о данных, пункте назначения, отправителе, строке жизни пакета, времени отправки и т д;
• Сетевой интерфейс - это физическое или виртуальное устройство, которое позволяет компьютеру подключиться к сети. Если у вас есть две сетевые карты на компьютере, то вы можете настроить сетевой интерфейс для каждой из них. Также сетевой интерфейс может быть виртуальным, например, локальный интерфейс lo;
• LAN - это ваша локальная сеть, к ней подключены только ваши компьютеры и больше никто не имеет к ней доступа. Это может быть ваша домашняя или офисная сеть;
• WAN - это глобальная сеть интернет, обычно этот термин применяется для обозначения всей сети интернет, также этот термин может относиться к сетевому интерфейсу;
• Протокол - набор правил и стандартов, которые определяют команды и способ коммуникации между устройствами. Существует множество протоколов и мы их рассмотрим ниже. Самые популярные из них - это TCP, UDP, IP и ICMP, также есть протоколы сети интернет более высокого уровня, например, HTTP и FTP;
• Порт - это адрес на компьютере, который связан с определенной программой. Это не сетевой интерфейс и не местоположение. С помощью портов программы могут общаться между собой;
• Брандмауэр - это программное обеспечение, которое контролирует все сетевые пакеты, проходящие через компьютер. Проходящие пакеты обрабатываются на основе правил, созданных пользователем. Также брандмауэр может закрывать определенные порты, чтобы сделать работу компьютера более безопасной;
• NAT -это служба преобразования сетевых адресов между локальной и глобальной сетью. Количество свободных сетевых адресов в сети уменьшается, поэтому необходимо найти решение, и решением стало создания локальных сетей, где несколько компьютеров могут иметь один IP адрес. Все пакеты приходят на роутер, а он уже потом с помощью NAT распределяет их между компьютерами.
• VPN - это виртуальная частная сеть, с помощью нее можно объединить несколько локальных сетей через сеть интернет. Используется в большинстве случаев для обеспечения безопасности.

Вы можете найти намного больше терминов, но здесь мы перечислили все самые основные, которые будут встречаться чаще всего.

Уровни сетей и модель OSI

Обычно, сети обсуждаются в горизонтальной плоскости, рассматриваются протоколы сети интернет верхнего уровня и приложения. Но для установки соединений между двумя компьютерами используется множество вертикальных слоев и уровней абстракции. Это означает, что существует несколько протоколов, которые работают друг поверх друга для реализации сетевого соединения. Каждый следующий, более высокий слой абстрагирует передаваемые данные и делает их проще для восприятия следующим слоем, и в конечном итоге приложением.

Существует семь уровней или слоев работы сетей. Нижние уровни будут отличаться в зависимости от используемого вами оборудования, но данные будут передаваться одни и те же и будут иметь один и тот же вид. На другую машину данные всегда передаются на самом низком уровне. На другом компьютере, данные проходят все слои в обратном порядке. На каждом из слоев к данным добавляется своя информация, которая поможет понять что делать с этим пакетом на удаленном компьютере.

Модель OSI

Так сложилось исторически, что когда дело доходит до уровней работы сетей, используется модель OSI или Open Systems Interconnect. Она выделяет семь уровней:

• Уровень приложений - самый верхний уровень, представляет работу пользователя и приложений с сетью Пользователи просто передают данные и не задумываются о том, как они будут передаваться;
• Уровень представления - данные преобразуются в более низкоуровневый формат, чтобы быть такими, какими их ожидают получить программы;
• Уровень сессии - на этом уровне обрабатываются соединения между удаленным компьютерами, которые будут передавать данные;
• Транспортный уровень - на этом уровне организовывается надежная передача данных между компьютерами, а также проверка получения обоими устройствами;
• Сетевой уровень - используется для управления маршрутизацией данных в сети пока они не достигнут целевого узла. На этом уровне пакеты могут быть разбиты на более мелкие части, которые будут собраны получателем;
• Уровень соединения - отвечает за способ установки соединения между компьютерами и поддержания его надежности с помощью существующих физических устройств и оборудования;
• Физический уровень - отвечает за обработку данных физическими устройствами, включает в себя программное обеспечение, которое управляет соединением на физическом уровне, например, Ehternet или Wifi.

Как видите, перед тем, как данные попадут к аппаратному обеспечению им нужно пройти множество слоев.

Модель протоколов TCP/IP

Модель TCP/IP, еще известная как набор основных протоколов интернета, позволяет представить себе уровни работы сети более просто. Здесь есть только четыре уровня и они повторяют уровни OSI:

• Приложения - в этой модели уровень приложений отвечает за соединение и передачу данными между пользователям. Приложения могут быть в удаленных системах, но они работают как будто бы находятся в локальной системе;
• Транспорт - транспортный уровень отвечает за связь между процессами, здесь используются порты для определения какому приложению нужно передать данные и какой протокол использовать;
• Интернет - на этом уровне данные передаются от узла к узлу по сети интернет. Здесь известны конечные точки соединения, но не реализуется непосредственная связь. Также на этом уровне определяются IP адреса;
• Соединение - этот уровень реализует соединение на физическом уровне, что позволяет устройствам передавать между собой данные не зависимо от того, какие технологии используются.

Эта модель менее абстрактная, но мне она больше нравиться и ее проще понять, поскольку она привязана к техническим операциям, выполняемым программами. С помощью каждой из этих моделей можно предположить как на самом деле работает сеть. Фактически, есть данные, которые перед тем, как будут переданы, упаковываются с помощью нескольких протоколов, передаются через сеть через несколько узлов, а затем распаковываются в обратном порядке получателем. Конечные приложения могут и не знать что данные прошли через сеть, для них все может выглядеть как будто обмен осуществлялся на локальной машине.

Основные протоколы интернета

Как я уже сказал. в основе работы сети лежит использование нескольких протоколов, которые работают один поверх другого. Давайте рассмотрим основные сетевые протоколы интернет, которые вам будут часто встречаться, и попытаемся понять разницу между ними.

• MAC или (Media Access Control) - это протокол низкого уровня, который используется для идентификации устройств в локальной сети. У каждого устройства, подключенного к сети есть уникальный MAC адрес, заданный производителем. В локальных сетях, а все данные выходят из локальной сети и попадают в локальную сеть перед тем, как попасть к получателю, используются физические MAC адреса для обозначения устройств. Это один из немногих протоколов уровня соединения, с которым довольно часто приходится сталкиваться.
• IP (Internet Protocol) - расположен уровнем выше, за MAC. Он отвечает за определение IP адресов, которые будут уникальными для каждого устройства и позволяют компьютерам находить друг друга в сети. Он относится к сетевому уровню модели TCP/IP. Сети могут быть связанны друг с другом в сложные структуры, с помощью этого протокола компьютеры могут определить несколько возможных путей к целевому устройству, причем во время работы эти пути могут меняться. Есть несколько реализаций протокола, но наиболее популярной на сегодняшний день является IPv4 и IPv6.
• ICMP (Internet control message protocol) - используется для обмена сообщениями между устройствами. Это могут быть сообщения об ошибках или информационные сообщения, но он не предназначен для передачи данных. Такие пакеты используются в таких диагностических инструментах, как ping и traceroute. Этот протокол находится выше протокола IP;
• TCP (Transmission control protocol) - это еще один основной сетевой протокол, который находится на том же уровне, что и ICMP. Его задача - управление передачей данных. Сети ненадежны. Из-за большого количества путей пакеты могут приходить не в том порядке или даже теряться. TCP гарантирует, что пакеты будут приняты в правильном порядке, а также позволяет исправить ошибки передачи пакетов. Информация приводится к правильному порядку, а уже затем передается приложению. Перед передачей данных создается соединение с помощью так называемого алгоритма тройного рукопожатия. Он предусматривает отправку запроса и подтверждение открытия соединения двумя компьютерами. Множество приложений используют TCP, это SSH, WWW, FTP и многие другие.
• UDP (user datagram protocol) - это популярный протокол, похожий на TCP, который тоже работает на транспортном уровне. Отличие между ними в том, что здесь используется ненадежная передача данных. Данные не проверяются при получении, это может выглядеть плохой идеей, но во многих случаях этого вполне достаточно. Поскольку нужно отправлять меньше пакетов, UDP работает быстрее, чем TCP. Поскольку соединение устанавливать не нужно, то этот протокол может использоваться для отправки пакетов сразу на несколько машин или IP телефонии.
• HTTP (hypertext transfer protocol) - это протокол уровня приложения, который лежит в основе работы всех сайтов интернета. HTTP позволяет запрашивать определенные ресурсы у удаленной системы, например, веб страницы, и файлы;
• FTP (file transfer protocol) - это протокол передачи файлов. Он работает на уровне приложений и обеспечивает передачу файла от одного компьютера к другому. FTP - не безопасный, поэтому не рекомендуется его применять для личных данных;
• DNS (domain name system) - протокол того же уровня, используемый для преобразования понятных и легко читаемых адресов в сложные ip адреса, которые трудно запомнить и наоборот. Благодаря ему мы можем получить доступ к сайту по его доменному имени;
• SSH (secure shell) - протокол уровня приложений, реализованный для обеспечения удаленного управления системой по защищенному каналу. Многие дополнительные технологии используют этот протокол для своей работы.

Есть еще очень много других протоколов, но мы рассмотрели только сетевые протоколы, которые больше всего важны. Это даст вам общие понятия того, как работает сеть и интернет в целом.

Выводы

В этой статье мы рассмотрели основы сетей и протоколов, которые используются для организации их работы. Конечно, этого совсем недостаточно, чтобы понять все, но теперь у вас есть определенная база и вы знаете как различные компоненты взаимодействуют друг с другом. Это поможет вам понимать другие статьи и документацию. Если вас серьезно заинтересовали основы сети интернет, то тут не хватит нескольких статей. Вам нужна книга. Обратите внимание на Камер Д. Сети TCP/IP. Принципы, протоколы и структура. В свое время я ее прочитал и мне очень понравилось.

На завершение видео про модель OSI:

Протоколы передачи данных

Связь компьютеров и сетей через Интернет обеспечи­вается благодаря использованию единого протокола ком­муникации TCP/IP (читается ти-си-пи-ай-пи).

Протокол TCP/IP - это совмещение двух протоколов, определяющих различные аспекты передачи данных в сети:

протокол TCP (Transmission Control Protocol) - про­токол управления передачей данных. Этот протокол отвечает за разбиение передаваемой информации на пакеты и правильное восстановление информации из пакетов получателем; в случае обнаружения ошибки протокол выполняет автоматическую повторную пере­дачу пакета;

протокол IP (Internet Protocol) - протокол межсете­вого взаимодействия, отвечающий за доставку пакета по указанному адресу. Он позволяет пакету на пути к конечному пункту назначения проходить по многим сетям.

Схема передачи информации по протоколу TCP/IP та­кова: протокол TCP разбивает информацию на пакеты и нумерует все пакеты; далее с помощью протокола IP все па­кеты независимо друг от друга перемещаются по сети к по­лучателю, где протокол TCP проверяет, все ли пакеты полу­чены; после получения всех пакетов протокол TCP распо­лагает их в нужном порядке и собирает в единое целое.

Адресация в интернете

Каждый компьютер, подключенный к Интернету, име­ет два равноценных уникальных адреса: цифровой IP-ад­рес и символический доменный адрес. Присваивание ад­ресов происходит по следующей схеме: международная организация Сетевой информационный центр выдает ад­реса владельцам локальных сетей, а последние распреде­ляют конкретные адреса по своему усмотрению.

IP-адрес компьютера имеет длину 4 байта. Обычно пер­вый и второй байты определяют адрес сети, третий байт определяет адрес подсети, а четвертый - адрес компьюте­ра в подсети. Для удобства IP-адрес записывают в виде че­тырех чисел со значениями от 0 до 255, разделенных точ­ками, например 145.37.5.150, где адрес сети - 145.37; ад­рес подсети - 5; адрес компьютера в подсети - 150.

На практике используется так называемый доменный адрес (англ. domain - область), являющийся символиче­ским дублером числового IP-адреса. Пример доменного адреса: dom.ulitsa.gorod.ru. Здесь домен dom - имя реаль­ного компьютера, обладающего IP-адресом, домен ulitsa - имя группы, присвоившей имя этому компьютеру, домен gorod - имя более крупной группы, присвоившей имя до­мену ulitsa, и т. д. Старший домен занимает крайнее пра­вое положение.

В процессе передачи данных указываемый пользовате­лем доменный адрес преобразуется в числовой IP-адрес.

СЕРВИСЫ ИНТЕРНЕТА

В настоящее время сеть Интернет предоставляет своим пользователям семь видов основных услуг.

Первый вид услуг, который уже стал основным сер­висом Интернета, - WWW (англ. World Wide Web - Все­мирная паутина). WWW - это информационная систе­ма доступа к информационным ресурсам, разбросанным по всему миру. Среду WWW составляют WWW-узлы, на­зываемые также Web-сайтами (англ. site - местополо­жение). Обмен данными между Web-сайтами построен на протоколе передачи данных, который называется протоколом передачи гипертекста HTTP - HyperText Trans­fer Protocol.

Дело в том, что страницы Web-сайта представляют собой гипертекстовые и гипермедийные документы, кото­рые создаются с помощью специального языка разметки гипертекста HTML - HyperText Markup Language.

Гипертекст - это документ, в который вставлены так называемые гиперссылки на другие документы, располо­женные на других компьютерах Web-cemu. Щелкая мышью по гиперссылке (обычно это подчеркнутое и окрашенное слово) можно легко перейти к связанному с ней документу. Этот документ может находиться на другом компьютере Web-сети, в том числе в другой части планеты.

Гипермедиа - гипертекстовые документы, содержа­щие гиперссылки на мультимедийные объекты (звук, гра­фика, видео и т. д.) в Web-сети. При этом гиперссылки сами могут быть мультимедийными объектами.

Язык HTML добавляет к текстовым документам специ­альные командные фрагменты - тэги (англ. tag - ярлык, этикетка) - таким образом, что становится возможным раз­делять текст на абзацы, задавать заголовки различных уров­ней, строить таблицы, связывать с этими документами дру­гие тексты, графику, звук и видео и т. д.

Для доступа к связанным Web-документам использу­ется URL-адресация (Uniform Resource Locator). Все Web-документы в сети имеют URL-адреса. URL-адрес имеет до­менную структуру и состоит из двух частей: типа связи (http:), собственно адреса узла, имени каталога и файла на этом узле:

http://www.pogoda.ru/index.html

Web-сайт обычно содержит гипермедийные докумен­ты, связанные по смыслу, переплетенные взаимными ссыл­ками и физически размещенные на одном сервере. Каж­дый документ Web-страницы может содержать несколько экранных страниц текста и иллюстраций.

Каждый Web-сайт имеет свою начальную страницу (англ. homepage -домашняя страница) - гипермедийный документ, содержащий ссылки на составные части узла.

Адрес начальной страницы Web-сайта распространяется в Интернете в качестве адреса WWW-узла.

Пользователи работают с системой WWW с помощью программ-клиентов системы, называемых браузерами (англ. brows - листать, просматривать) и предназначенных для организации диалога с системой WWW. Пользователь просматривает Web-страницы, взаимодействуя с WWW-cep-верами и другими ресурсами в Интернете. Наиболее попу­лярен в настоящее время браузер Microsoft Internet Ex­plorer - MS IE. Браузеры WWW взаимодействуют с любы­ми типами серверов. Информацию, полученную от любого сервера, браузер WWW выводит на экран в форме, учиты­вающей возможности видеосистемы компьютера.

Гипертекстовая технология предоставляет пользовате­лям диалоговый доступ к информационному содержимо­му гипертекстовой среды и поддерживает форму персональ­ного общения в данной среде.

Второй вид услуг - FTP-серверы. Компьютеры, на ко­торых размещаются файлы для общего пользования, назы­ваются FTP-серверами. В Интернете имеется более 10 Тбайт бесплатных файлов, в том числе программных. Эти файлы можно скопировать с помощью программ пересылки фай­лов FTP, которые перемещают копии файлов с одного узла Интернета на другой в соответствии с протоколом FTP (File Transfer Protocol - протокол передачи файлов).

Третий вид услуг - электронная почта {Electronic mail, англ. mail - почта, сокращенно e-mail, читается и-мэйл). Служит для передачи текстовых сообщений в пре­делах Интернета и между другими сетями электронной почты. К тексту письма можно прикрепить программные, звуковые и графические файлы, которые обрабатываются с помощью протоколов SMTP (Simple Mail Transfer Proto­col) на почтовом сервере и POP (Post Office Protocol) для получения сообщений. Каждому абоненту, использующе­му электронную почту, присваивается уникальный домен­ный почтовый адрес, формат которого имеет вид @

Например, [email protected].

Здесь bender - имя пользователя, vasjuky.ru - имя компьютера, @ - разделительный символ, его смысловое значение - предлог «на».

Сообщения, поступающие по e-mail, хранятся на спе­циальном почтовом сервере в выделенной для получателя области дисковой памяти - его электронном почтовом ящике, откуда их можно выгрузить и прочитать в любое удобное время. Для отправки сообщения нужно знать элек­тронный адрес абонента. При качественной связи элек­тронное письмо доходит в любую точку мира в течение не­скольких минут.

Самыми популярными почтовыми программами в Рос­сии являются MS Outlook Express и The Bat!. Первая по­ставляется в составе операционной системы Windows, a вторая - продукт молдавской компании RITLabs.

Четвертый вид услуг - система телеконференций, или группы новостей Usenet (от Users Network). Эта систе­ма организует коллективные обсуждения по различным направлениям, которые называются телеконференциями. В каждой телеконференции проводится ряд дискуссий по конкретным темам. Сегодня Usenet имеет около двадцати тысяч дискуссионных групп (NewsGroups), разбитых на несколько категорий:

news - вопросы, касающиеся системы телеконферен­ций;

сотр - компьютеры и программное обеспечение;

sci - научно-исследовательская деятельность;

soc - социальные вопросы;

talk - дебаты по различным спорным вопросам;

misc - все остальное.

Внутри каждой из этих категорий существует своя ие­рархия с выделением тематических групп.

Группы новостей - это специальные серверы, кото­рые быстро обмениваются информацией друг с другом и передают периодически обновляемые новости на компью­теры клиентов. Пользователь может стать таким клиен­том, подписавшись на получение новостей определенной группы у своего провайдера или у любого сервера, предос­тавляющего новостные услуги.

Пятый вид услуг - электронная доска объявлений BBS (Bulletin Board System). Пользователи имеют возмож­ность оставлять на ней сообщения. Многие электронные доски объявлений требуют регистрации.

Шестой вид услуг - Справочная служба Интернета. Примером является справочная служба RFC (Request for Comments), которая содержит сведения по разнообразной тематике для интернет-пользователя.

Седьмой вид услуг - служба управления удаленным компьютером Telnet. Подключившись к удаленному ком­пьютеру, с помощью этой службы можно распоряжаться его ресурсами. В частности, на удаленной супер-ЭВМ мож­но выполнить сложные расчеты, которые потребовали бы большой затраты времени, если бы проводились на обыч­ном персональном компьютере.

Сегодня трудно представить себе существование человеческой цивилизации без Всемирной паутины. Это около 400 миллионов пользователей, для которых круглосуточно работают десятки миллионов серверов, содержащих в сумме более миллиона страниц. WWW – крупнейшее хранилище общедоступных данных, самые оперативные средства массовой информации, электронные магазины, клубы по интересам и многое, многое другое.

Что будет представлять из себя сеть через 10 лет, не возьмется предсказать ни один аналитик. Но ясно одно: если сейчас WWW, о которой никто не знал еще 15 лет назад, изучают в школе, (несмотря на то, что школьное образование всегда отличалось консерватизмом), то скоро умение пользоваться браузером станет столь же необходимым, школьном образовании, как умение читать и писать.

Как ни прискорбно, об этом сообщать, но Интернет стал таким же детищем военных технологий, как и сам компьютер. В безумной гонке ядерных испытаний, которой были отмечены пятидесятые годы прошлого века, Соединенные Штаты произвели вроде бы не очень мощный взрыв на высоте 20 километров. Но последствия его были поистине ужасающими. Порожденный взрывом электромагнитный импульс вывел из строя не только телефонные и телеграфные линии, но и погрузил в темноту на несколько дней целый штат – Гавайи расположенный в тысяче миль от места взрыва. Мораль истории была достаточно грустной для американских военных: высотный ядерный взрыв не очень большой мощности, произведенный в центре страны, полностью лишает ее систем связи, а значит, и управления. Единственным вариантом решения проблемы являлось создание сверхзащищенной системы связи, способной передавать огромное количество информации во все точки страны.

Историю Интернета можно разделить на несколько этапов:

1945-1960.
Теоретические работы по интерактивному взаимодействию человека с машиной, появление первых интерактивных устройств и вычислительных машин, на которых реализован режим разделения времени.

Одной из важных дат в истории Интернета можно считать 1957 год, когда в рамках Министерства обороны США выделилась отдельная структура - Агентство передовых исследовательских проектов (DARPA). В 60-х годах основные работы DARPA были посвящены разработке метода соединений компьютеров друг с другом.

Возглавлял первую исследовательскую программу, посвященную системе глобальной коммуникации, Дж. Ликлайдер (J.C.R. Licklider), который опубликовал работу "Galactic Network". В ней он предсказывал возможность существования в будущем глобальной компьютерной связи между людьми, имеющими мгновенный доступ к программам и базам данных из любой точки земного шара. Его предвидение отражает современное устройство международной сети Интернет. Ликлайдер сумел убедить в реальности своей концепции группу ученых, среди которых был будущий его преемник - исследователь Массачусетского Технологического Института (MIT) Лоренс Робертс (Lawrence G.Roberts.). Вновь создаваемая сеть должна была обеспечивать управление огромной страной в условиях полного отсутствия других средств связи, и поэтому ее пропускная способность имела очень важное значение.

С этой точки зрения большое значение имела теория о коммутации пакетов для передачи данных, которую Леонард Клейнрок (Leonard Kleinrock) разработал в 1961 году и впервые опубликовал в июле 1964 года. При коммутации пакетов необходимые для передачи данные разбиваются на части и передаются различными путями через сеть. К каждой части присоединяется заголовок, содержащий полную информацию о доставке пакета по назначению. Коммутация пакетов обеспечивает большие пропускную способность канала и надежность системы. Достаточно сказать, что использование пакетной технологии позволило увеличить предлагаемую скорость передачи по каналам проектируемой сети ARPANET с 2.4 Кбит/с до 50 Кбит/с.

1961-1970.
Разработка технических принципов коммутации пакетов, ввод в действие ARPANet.

В 1966 году DARPA пригласило Ларри Робертса для реализации проекта компьютерной сети ARPANET. Цели проекта было изучение способов поддержания связи в условиях ядерного нападения и разработка концепции децентрализованного управления военными и гражданскими объектами в период ведения войн. Децентрализация была принципиально важна, поскольку позволяла сети функционировать даже при уничтожении нескольких узлов. Для решения задачи на первом этапе предполагалось объединить несколько крупных исследовательских учреждений (университетов) и провести эксперименты в области компьютерных коммуникаций.

Роберт Кэн представил общую архитектуру сети ARPANET, Лоренс Робертс разработал топологию и экономические вопросы, Леонард Клейнрок (Network Measurement Center, UCLA) представил все средства измерений и анализа сети.

В 1968 году контракт на реализацию проекта был предоставлен компании Bolt Beranek and Newman (BBN), которая завершила его к концу 1969 года подключением в одну компьютерную сеть четырех исследовательских центров: UCLA, SRI, UCSB и University of Utah.
В 1969 году ARPANET заработал. 20 октября 1969 года профессор Кленройк передал сообщение своему коллеге в университет Сан-Франциско. Сообщение - слово "LOG" (подключиться) - профессор разбил на 3 этапа - по одной букве в каждом. "Мы передали одну букву и спросили, прошла ли она. Когда получили положительный ответ, отправили вторую с тем же вопросом. Выяснили, что прошло и это сообщение, передали третью букву, но внезапно наш компьютер завис и связь прервалась,"- вспоминал г. Клейнрок в интервью ВВС.

20 октября 1969 года считается первым днем существования интернета.

После проведения эксперимента все исследования Клейнрока стали финансироваться в рамках специальной правительственной программы США и считались одним из самых перспективных направлений в создании оборонной информационной системы. В последующие годы число компьютеров, подключенных к ARPANET, быстро росло.

1971-1980.
Число узлов ARPANet возросло до нескольких десятков, проложены специальные кабельные линии, соединяющие некоторые узлы, начинает функционировать электронная почта, о результатах работ ученые докладывают на международных научных конференциях.

Следующим этапом, очевидно, являлось расширение сети по всей стране, что обеспечило бы высшее военное и политическое руководство надежным каналом связи в случае чрезвычайных обстоятельств, под которым имелось в виду, в первую очередь, ядерная атака со стороны Советского Союза.

DARPA, вдохновленная успехом ARPANET, пригласила Роберта Кэна для разработки новой программы “Internetting Project” с целью изучения методов соединения различных сетей между собой.

В октябре 1972 года Роберт Кан организовал большую, весьма успешную демонстрацию ARPANET на Международной конференции по компьютерным коммуникациям. Это был первый показ на публике новой сетевой технологии.

Также в 1972 году появилось первое "горячее" приложение - электронная почта

В марте Рэй Томлинсон (Ray Tomlinson), движимый необходимостью создания для разработчиков ARPANET простых средств координации, написал базовые программы пересылки и чтения электронных сообщений. В июле Робертс добавил к этим программам возможности выдачи списка сообщений, выборочного чтения, сохранения в файле, пересылки и подготовки ответа. С тех пор более чем на десять лет электронная почта стала крупнейшим сетевым приложением. Для своего времени электронная почта стала тем же, чем в наши дни является Всемирная паутина - исключительно мощным катализатором роста всех видов межперсональных потоков данных.

Интересные факты

1971: Написана первая программа для эл.почты

1972: Придуман знак @

1973: Первая международная связь по эл. почте между Англией и Норвегией

1974: Открыта первая коммерческая версия ARPANET - сеть Telnet

1976: Роберт Меткалф, сотрудник исследовательской лаборатории компании Xerox, создает Ethernet - первую локальную компьютерную сеть.

1979: Придуманы "смайлики" - изображения перевернутой набок физиономии, для придания посланиям эмоциональной окраски. Например, так: :-)

1981-1990.
Принят протокол TCP/ IP, Министерство обороны решает построить собственную сеть на основе ARPANet, происходит разделение на ARPANet и MILNet, вводится система доменных имен Domain Name System (DNS), число хостов доходит до 100 000.

В 1974 году Internet Network Working Group (INWG), созданная DARPA и руководимая Винтоном Серфом разработала универсальный протокол передачи данных и объединения сетей Transmission Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP) - сердце Internet.

В 1980 году INWG под руководством Винтона Серфа объявила TCP/IP стандартом и представила план объединения существующих сетей, сформулировав основные его принципы:

Сети взаимодействуют между собой по протоколу TCP/IP.

Объединение сетей производится через специальные “шлюзы” (gateway).

Все подключаемые компьютеры используют единые методы адресации.

В 1983 году DARPA обязала использовать на всех компьютерах ARPANET протокол TCP/IP, на базе которого Министерство обороны США разделило сеть на две части: отдельно для военных целей - MILNET, и научных исследований - сеть ARPANET.

Для объединения имеющихся 6 крупных компьютерных центров и поддержания глобального академического и исследовательского сообществ в 1985 году Национальный Научный Фонд США (NSF) начал разработку программы построения межрегиональной сети NSFNET. Для руководства проектом в 1986 году был приглашен Стив Вульф.

1991-2000.
Новейшая история.

1991: Европейская физическая лаборатория CERN создала известный всем протокол WWW - World Wide Web. Эта разработка была выполнена, прежде всего, для обмена информацией среди физиков. Появляются первые компьютерные вирусы, распространяемые через Интернет.

1993: Создан первый Интернет-браузер Mosaic Марком Андреесеном в Университете штата Иллинойс. Число интернет-хостов превысило 2 млн. В сети действует 600 сайтов.

1996: Началось соревнование между браузером Netscape, созданным под руководством Марка Андреесена, и Internet Explorer, разработанным компанией Microsoft. В мире уже существует 12,8 млн. хостов и 500 тыс. сайтов.

2002: Сеть Интернет связывает 689 млн. человек и 172 млн. хостов.

Основные понятия сети Интернет

Интернет - это всемирная компьютерная сеть, объединяющая в единое целое десятки тысяч разнородных локальных и глобальных компьютерных сетей, связанных определенными соглашениями (протоколами). Ее назначение – обеспечить любому желающему постоянный доступ к информации. Благодаря сети стал доступен огромный объем информации. Так, пользователь в любой стране может связаться с людьми, разделяющими его интересы, или получить ценные сведения в электронных библиотеках, даже если они находятся на другом конце света. Нужная информация окажется в его компьютере за считанные секунды, пройдя путь по длинной цепочке промежуточных компьютеров, по кабелям и радио, через горы и моря, по дну океанов и через спутники..

Интернет финансируется правительствами, научными и образовательными учреждениями, коммерческими структурами и миллионами частных лиц во всех частях света, но никто конкретно не является ее владельцем. Техническую сторону организации сети контролирует Федеральный сетевой совет (FNC),формируемый из приглашенных добровольцев, который 24 октября 1995 года принял определение того, что же мы подразумеваем под термином "Интернет":

Internet – это глобальная компьютерная система, которая:

Логически взаимосвязана пространством глобальных уникальных адресов (каждый компьютер, подключаемый к сети имеет свой уникальный адрес);

Способна поддерживать коммуникации (обмен информацией);

Обеспечивает работу высокоуровневых сервисов (служб), например, WWW, электронная почта, телеконференции, разговоры в сети и другие.

Internet является одноранговой сетью , т.е. все компьютеры в сети равноправны, и любой компьютер можно подключить к любому другому компьютеру. Таким образом, любой компьютер, подключенный к сети, может предлагать свои услуги любому другому.

В узлах этого всемирного соединения установлены компьютеры, которые и содержат нужную информацию и предлагают различные информационные и коммуникационные услуги. Эти компьютеры называются серверы (хосты) .

Компьютер сервер предоставляет услуги другим компьютерам, запрашивающим информацию, которые называют клиентами (пользователями, абонентами). Таким образом, работа в Internet предполагает наличие передатчика информации, приемника и канала связи между ними. Когда мы «входим» в Internet, наш компьютер выступает в качестве клиента, он запрашивает необходимую нам информацию на выбранном нами сервере.

Протоколы передачи данных

Для того чтобы использовать автомобильный транспорт, людям пришлось договориться о всеобщих правилах, которым он должен подчиняться. Точно так же сеть Интернет не может существовать без единых правил, определяющих порядок передачи данных компьютерами в сети, так как компьютеры строятся на различных аппаратных платформах и управляются различными операционными системами.

Набор соглашений о правилах формирования и форматах сообщений называется протоколом.

Передаваемые данные разбиваются на небольшие порции, называемые пакетами. Каждый пакет перемещается в сети, независимо от других пакетов. Они переходят с одного узла на другой и далее пересылаются на другой узел, находящийся "ближе" к адресату. Если пакет передан неудачно, передача повторяется. Теоретически возможно, что разные сообщения пройдут разными путями, но все равно достигнут адресата и будут собраны в полный документ. Возможно, что некоторые документы, отправленные из Англии в Австралию, обогнут земной шар с востока на запад, а другие - с запада на восток.

Сети в Интернете все связываются друг с другом, потому что все компьютеры, участвующие в передаче данных, используют единый протокол коммуникации TCP / IP (читается «ти-си-пи / ай-пи”).

На самом деле протокол TCP / IP – это два разных протокола, определяющие различные аспекты передачи данных в сети:

Протокол TCP (Transmission Control Protocol) – протокол управления передачей данных, использующий автоматическую повторную передачу пакетов, содержащих ошибки; этот протокол отвечает за разбиение передаваемой информации на пакеты и правильное восстановление информации из пакетов получателя.

Протокол IP (Internet Protocol) – протокол межсетевого взаимодействия, отвечающий за адресацию и позволяющий пакету на пути к конечному пункту назначения проходить по нескольким сетям.

Схема передачи информации по протоколу TCP / IP такова:

Протокол TCP разбивает информацию на пакеты и нумерует все пакеты;
далее с помощью протокола IP все пакеты передаются получателю, где с помощью протокола TCP проверяется, все ли пакеты получены;
после получения всех пакетов протокол TCP располагает их в нужном порядке и собирает в единое целое.

Для работы прикладных программ, таких как программы электронной почты, требуется не только правильно упаковать информацию в пакеты и отправить их, но и необходимо четко договориться о содержимом этих пакетов, а также о процедуре обмена пакетами. Так, например, для получения письма необходимо предъявить пароль обладателя почтового ящика, а это уже целая последовательность действий. Таким образом, необходимы и другие протоколы.

Протокол передачи гипертекста

File Transfer Protocol

SMTP

Post Office Protocol 3

Протокол получения электронных писем

NNTP

Протокол телеконференций

Название протокола	Расшифровка	Назначение
HTTP	Hyper Text Transfer Protocol
FTP	Протокол передачи файлов
Simple Mail Transfer Protocol	Простой протокол отправки электронных писем
POP3
News Net Transfer Protocol

Система адресации

Чтобы информация безошибочно могла передаваться с одного компьютера на другой, необходимо наличие уникальных адресов, с помощью которых можно однозначно определить (идентифицировать) получателя информации. Подобно тому, как обычная почта доставляет почтовые отправления по адресам, включающим в себя область, город, улицу, дом, квартиру, так и в сети Internet информационные пакеты доставляются по адресам, только в адресе указываются не дома и улицы, а номера сетей, к которым подключен компьютер-получатель и номера самих компьютеров в этих сетях.

Итак, каждый компьютер, подключенный к сети Internet, имеет физический адрес (IP-адрес).

IP-адрес - это уникальный номер, однозначно идентифицирующий компьютер в Internet. IP-адрес представляет собой четыре десятичных числа (от 0 до 255), разделенных точками, например, 194.67.67.97 (после последнего числа точка не ставится). Каждое число соответствует информационному объему в 1 байт или 8 бит.

Расшифровка такого адреса ведется слева направо. Обычно первый и второй байты - это адрес сети, третий байт определяет адрес подсети, а четвертый - адрес компьютера в подсети.

IP-адреса соединенных компьютеров.

Таким образом, IP-адрес – это 4 байта или 32 бита. Если с помощью одного байта можно передать 2 8 = 256 вариантов, то с помощью 4-х байтов можно передать 2 32 = 4 млрд. вариантов. Таким образом, к сети Internet может быть максимально подключено 4 млрд. пользователей. Поскольку в настоящее время наблюдается стремительный рост пользователей Internet, а кроме того, современные технические достижения позволяют подключать к сети Internet не только компьютеры, но и сотовые телефоны, телевизоры, и даже холодильники, то это пространство адресов становится очень тесным. Для его расширения предполагается перевести Internet на 128-битный IP-адрес (максимум пользователей 2 128).

В какой-то мере физический адрес аналогичен обычному телефонному номеру, однако, человеку пользоваться им неудобно. Поэтому в Интернет была введена Доменная Система Имен (DNS - Domain Name System).

Доменная система имен ставит в соответствие числовому IP-адресу компьютера уникальное доменное имя

Доменные имена и IP-адреса распределяются международным координационным центром доменных имен и IP-адресов (ICANN), в который входят по 5 представителей от каждого континента.

Как же строится доменная система имен?

Основным преимуществом этой системы является наглядность. Адрес разбивается на несколько полей, причем ни количество полей, ни их размер не ограничены.

Доменная система имен имеет иерархическую структуру: домены верхнего уровня - домены второго уровня - домены третьего уровня. Домены верхнего уровня бывают двух типов: географические (двухбуквенные - каждой стране соответствует двухбуквенный код) и административные (трехбуквенные).

России принадлежит географический домен ru. Давно существующие серверы могут относиться к домену su (СССР).

Административные

Тип организации

Географические

Страны

com

коммерческие

ca

Канада

edu

образовательные

de

Германия
gov	Правительственная США	jp	Япония
int	Международная	ru	Россия
mil	Военная США	su	СССР
net	Компьютерная сеть	uk	Англия
org	Некоммерческая	us	США

Доменные имена читаются справа налево. Домен верхнего уровня расположен в крайнем справа поле. Все остальные поля адреса отдаются на усмотрение страны, за которой закреплен домен верхнего уровня. Например левее индекса страны может стоять сокращенное название города: spb - Санкт-Петербург , e-burg - Екатеринбург и т.д. Затем может идти название организации, имеющей локальную сеть. Например, et - электротехнический университет. Далее может идти название подразделения: ok - отдел кадров.

Рассмотрим конкретный адрес: sch458.spb.ru . Домен высшего уровня ru означает, что компьютер с этим именем находится в Российской Федерации, затем идет домен второго уровня spb, что означает – в Санкт-Петербурге, и лишь домен третьего уровня - sch458 – реальный компьютер – соответствует организации, за которой числится данный доменный адрес – это имя в Интернете принадлежит нашей школе.

Все DNS-адреса преобразуются в IP-адреса с помощью специальных DNS-серверов , которые на узлах сети извлекают из баз данных символические имена и заменяют их физическими адресами компьютеров. На базе DNS-адресов строятся также адреса электронной почты и адреса информационных ресурсов Интернета.

IP-адрес или соответствующее ему доменное имя позволяют однозначно идентифицировать компьютер в сети Internet, но дело в том, что на компьютере может присутствовать множество различной информации в различных форматах, например, в виде файлов, электронных сообщений, страниц и т.п. Для того, чтобы можно было безошибочно получать нужную информацию и в нужном формате используется строка символов, которую называют универсальный указатель ресурса. Эта строка однозначно идентифицирует любой ресурс в сети Internet. Именно такая строка отображается в поле «Адрес» обозревателя Internet Explorer, когда мы «гуляем» по Internet

Универсальный указатель ресурса или URL (Universal Resource Locator)
включает в себя протокол доступа к документу, доменное имя или IP-адрес сервера, на котором находится документ, а также путь к файлу и имя файла:
protocol://domain_name/path/file_name

В данном примере использован наиболее часто используемый протокол http:// – протокол передачи гипертекста.

Примечание: если имя файла не указано, то используется имя файла по умолчанию index.htm (index.html), либо default.htm (default.html).

Вопросы.

Какой факт из истории Интернет показался вам наиболее значимым?

Что такое Интернет?

Кто является владельцем сети Интернет?

В чем разница между клиентом и сервером?

Что такое протокол?

Каким образом происходит передача данных в сети Интернет?

Какой протокол является базовым в Интернете?

В чем заключаются функции протокола TCP и IP?

Какие еще протоколы существуют в Интернете и каковы их функции?

Что такое URL?

Из каких частей состоит URL?

Предлагаемый вам тест содержит тринадцать вопросов, на каждый из которых дается три варианта ответа. Вопросы выводятся в отдельном окне. Отвечая на вопрос, установите курсор мышки на выбранном варианте ответа (он отобразится белым цветом) и щелкните на нем. По результатам выполнения теста будет выведено число верных ответов, повторных попыток ответа и оценка.

Для начала теста нажмите на кнопку

Различают два типа протоколов: базовые и прикладные. Базовые протоколы отвечают за физическую пересылку сообщений между компьютерами в сети Internet. Это протоколы IP и TCP. Прикладными называют протоколы более высокого уровня, они отвечают за функционирование специализированных служб. Например, протокол HTTP служит для передачи гипертекстовых сообщений, протокол FTP - для передачи файлов, SMTP - для передачи электронной почты.

Набор протоколов разных уровней, работающих одновременно, называют стеком протоколов. Каждый нижележащий уровень стека протоколов имеет свою систему правил и предоставляет сервис вышележащим. Аналогично каждый протокол в стеке протоколов выполняет свою функцию, не заботясь о функциях протокола другого уровня.

На нижнем уровне используются два основных протокола: IP (Internet Protocol - протокол Интернет) и TCP (Transmission Control Protocol - протокол управления передачей). Архитектура протоколов TCP/IP предназначена для объединения сетей. В их качестве могут выступать разные ЛВС (Token Ring, Ethernet и др.), различные национальные, региональные и глобальные сети. К этим сетям могут подключаться машины разных типов. Каждая из сетей работает в соответствии со своими принципами и типом связи. При этом каждая сеть может принять пакет информации и доставить его по указанному адресу. Таким образом, требуется, чтобы каждая сеть имела некий сквозной протокол для передачи сообщений между двумя внешними сетями.

Предположим, имеется некое послание, отправляемое по электронной почте. Передача почты осуществляется по прикладному протоколу SMTP, который опирается на протоколы TCP/IP. Согласно
протоколу TCP, отправляемые данные разбиваются на небольшие пакеты фиксированной структуры и длины, маркируются таким образом, чтобы при получении данные можно было бы собрать в правильной последовательности.

Обычно длина одного пакета не превышает 1500 байт. Поэтому одно электронное письмо может состоять из нескольких сотен таких пакетов. Малая длина пакета не приводит к блокировке линий свя-зи и не позволяет отдельным пользователям надолго захватывать канал связи.

К каждому полученному TCP -пакету протокол IP добавляет информацию, по которой можно определить адреса отправителя и получателя. Это аналогично помещению адреса на конверт. Для каждого поступающего пакета маршрутизатор, через который проходит пакет, по данным IP -адреса определяет, кому из ближайших соседей необходимо переслать данный пакет, чтобы он быстрее оказался у получателя, т.е. принимает решение об оптимальном пути следования очередного пакета. При этом географически самый короткий путь не всегда оказывается оптимальным (быстрый канал на другой континент может быть лучше медленного в соседний город). Очевидно, что скорость и пути прохождения разных пакетов могут быть различными. Взаимосвязанные пакеты данных могут передаваться различными путями. Возможно, что пакеты будут путешествовать через разные континенты с различной скоростью. При этом пакеты, отправленные позже, могут дойти раньше. Независимо от длины пути в результате конечного числа пересылок TCP -пакеты достигают адресата.

Наконец, TCP -модуль адресата собирает и распаковывает IP -конверты, затем распаковывает TCP -конверты и помещает данные в нужной последовательности. Если чего-либо не достает, он требует переслать этот пакет снова. Пакеты не только теряются, но и могут искажаться при передаче из-за наличия помех на линиях связи. TCP решает и эту проблему. В конце концов, информация собирается в нужном порядке и полностью восстанавливается.

Таким образом, протокол IP осуществляет перемещение данных в сети, а протокол TCP обеспечивает надежную доставку данных, используя систему кодов, исправляющих ошибки. Причем два сетевых сервера могут одновременно передавать в обе стороны по одной линии множество TCP -пакетов от различных клиентов.

Необходимо подчеркнуть основное различие передачи информации по телефонной сети и по Интернету. Телефонная система при звонке по телефону в другой регион или даже на другой континент устанавливает канал между вашим телефоном и тем, на который вы звоните. Канал может состоять из десятков участков разной физической природы - медные провода, волоконно-оптические линии, беспроводные участки, спутниковая связь и т.д. Эти участки неизменны на протяжении всего сеанса связи. Это означает, что линия между вами и тем, кому вы звоните, постоянна в течение всего разговора, поэтому повреждения на любом участке линии способны прервать ваш разговор. При этом выделенная вам часть сети для других уже недоступна. Речь идет о сети с коммутацией каналов. Интернет же является сетью с коммутацией пакетов. Процесс пересылки электронной почты принципиально иной.

Итак, Internet -данные в любой форме - электронное письмо, Web -страница или скачиваемый файл - путешествуют в виде группы пакетов. Каждый пакет посылается на место назначения по оптимальному из доступных путей. Поэтому даже если какой-то участок Интернет окажется нарушенным, то это не повлияет на доставку пакета, который будет направлен по альтернативному пути. Таким образом, во время доставки данных нет необходимости в фиксированной линии связи между двумя пользователями. Принцип пакетной коммутации обеспечивает основное преимущество Internet - надежность. Сеть может распределять нагрузку по различным участкам за тысячные доли секунды. Если какой-то участок оборудования сети поврежден, пакет может обойти это место и пройти по другому пути, обеспечив доставку всего послания. Прототип Интернет - сеть
ARPAnet, разработанная по заказу Минобороны США, задумывалась именно как сеть, устойчивая к повреждениям (например, в случае военных действий), способная продолжать нормальное функционирование при выходе из строя любой ее части.

Знаете ли Вы, что такое мысленный эксперимент, gedanken experiment?
Это несуществующая практика, потусторонний опыт, воображение того, чего нет на самом деле. Мысленные эксперименты подобны снам наяву. Они рождают чудовищ. В отличие от физического эксперимента, который является опытной проверкой гипотез, "мысленный эксперимент" фокуснически подменяет экспериментальную проверку желаемыми, не проверенными на практике выводами, манипулируя логикообразными построениями, реально нарушающими саму логику путем использования недоказанных посылок в качестве доказанных, то есть путем подмены. Таким образом, основной задачей заявителей "мысленных экспериментов" является обман слушателя или читателя путем замены настоящего физического эксперимента его "куклой" - фиктивными рассуждениями под честное слово без самой физической проверки.
Заполнение физики воображаемыми, "мысленными экспериментами" привело к возникновению абсурдной сюрреалистической, спутанно-запутанной картины мира. Настоящий исследователь должен отличать такие "фантики" от настоящих ценностей.

Релятивисты и позитивисты утверждают, что "мысленный эксперимент" весьма полезный интрумент для проверки теорий (также возникающих в нашем уме) на непротиворечивость. В этом они обманывают людей, так как любая проверка может осуществляться только независимым от объекта проверки источником. Сам заявитель гипотезы не может быть проверкой своего же заявления, так как причина самого этого заявления есть отсутствие видимых для заявителя противоречий в заявлении.

Это мы видим на примере СТО и ОТО, превратившихся в своеобразный вид религии, управляющей наукой и общественным мнением. Никакое количество фактов, противоречащих им, не может преодолеть формулу Эйнштейна: "Если факт не соответствует теории - измените факт" (В другом варианте " - Факт не соответствует теории? - Тем хуже для факта").

Максимально, на что может претендовать "мысленный эксперимент" - это только на внутреннюю непротиворечивость гипотезы в рамках собственной, часто отнюдь не истинной логики заявителя. Соответсвие практике это не проверяет. Настоящая проверка может состояться только в действительном физическом эксперименте.

Эксперимент на то и эксперимент, что он есть не изощрение мысли, а проверка мысли. Непротиворечивая внутри себя мысль не может сама себя проверить. Это доказано Куртом Гёделем.