Характеристика сети Internet

Для оценки возможностей глобальных вычислительных сетей рас­смотрим услуги, предоставляемые пользователям сетью Internet, ко­торая первоначально создавалась как средство помощи научным ис­следователям и учебным заведениям для организации эффективного сотрудничества и обмена информацией, а с 1982 г. объединяет множе­ство национальных сетей и занимает исключительное место в мире сетей. Это всемирная компьютерная сеть, сеть сетей, объединяющая посредством межсетевых интерфейсов (шлюзов) многие сети, поддер­живающие протокол TCP/IP. Некоторые сети, входящие в состав Internet, сами по себе велики, другие, такие, как NSFNET, имеют свои подсети. В настоящее время сеть Internet объединяет более миллиона компьютеров многих стран мира в Америке, Европе, Азии и доступна нескольким десяткам миллионов пользователей. Все сети Internet ис­пользуют протокол TCP/IP, для удаленного доступа большинство поддерживает протоколы TELENET, для передачи файлов — FTR, для электронной почты — SMTR.

С технической точки зрения Internet — объединение транснацио­нальных компьютерных сетей, работающих по самым разнообразным протоколам, связывающим всевозможные типы компьютеров, физи­чески передающих данные по телефонным проводам и оптоволокну, через спутники и радиомодемы. Критерием присутствия в сети Internet является наличие связи по протоколу TCP/IP и подключение к гло­бальной сети. С административной точки зрения сеть Internet — не более чем терминологически удобная условность. Координацию сети осуществляет Центр информационных сетей при Стенфордском ис­следовательском институте в Менло Парк (Калифорния).

Компании и организации, имеющие через свои локальные сети связь с Internet, рассматривают ее как дополнение к своим ЛВС, обеспечи­вающее при низкой стоимости услуг доступ к коммерческим и неком­мерческим информационным службам развитых стран, где в архивах свободного доступа можно найти информацию практически по всем сферам человеческой деятельности, начиная с новых научных откры­тий до прогноза погоды на следующий день. Сеть Internet предостав­ляет уникальные возможности дешевой, надежной и конфиденциаль­ной глобальной связи по всему миру. Использование инфраструкту­ры этой сети для международной связи обходится дешевле прямой компьютерной связи через спутниковый канал или через телефон.

Россия, довольно энергично и успешно вступающая в мир глобаль­ных компьютерных коммуникаций, имеет доступ в сеть Internet, обес­печиваемый относительно крупными сетями Relcom, Glasnet, Sovam Teleport, Sprint Networks.

Протоколы сети Internet. В Internet, как и во всякой другой сети, имеется семь уровней взаимодействия прикладных процессов, причем каждому уровню соответствует набор протоколов (т.е. правил взаи­модействия).

Протоколы физического уровня определяют вид и характеристи­ки линий связи между компьютерами. Для каждого типа линий связи разработан протокол канального (логического) уровня, занимающийся управлением передачи информации по каналу. Например, к протоко­лам канального уровня для телефонных линий относятся протоколы SLIP (Serial Line Internet Protocol — протокол последовательного ка­нала Internet) и РРР (Point to Point Protocol — протокол взаимодей­ствия между узлами). Для связи по кабелю локальной сети — это па­кетные драйверы плат ЛВС.

Протоколы сетевого уровня обеспечивают маршрутизацию паке­тов в сети, т.е. отвечают за передачу данных между компьютерами в разных сетях. К ним относятся протоколы IP и ARP (Address Resolution Protocol).

На транспортном уровне управление передачей данных осуществ­ляется протоколами TCP и UDP (User Datagram Protocol). Протоко­лы сеансового уровня отвечают за установку, поддержание и унич­тожение соответствующих каналов. В Internet этим занимаются про­токолы TCP, UDP, UUCP.

На представительном уровне протоколы занимаются обслужива­нием прикладных программ. К программам представительного уров­ня относятся, например, программы, запускаемые на Unix-сервере для предоставления различных услуг пользователям. Это программы telnet-сервер, FTP-сервер, Gopher-сервер, NNTP (Net News Transfer Protocol), SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) и др. К протоколам прикладного уровня относятся программы предоставления сетевых услуг.

Типы сервисов Internet. Все сервисы сети Internet можно разделить на три группы — интерактивные, прямого обращения и отложенного чтения [61]. •

К группе интерактивных сервисов относятся такие, где требуется немедленная реакция от получателя информации, т.е. получаемая информация в сущности является запросом.

Сервисы прямого обращения характеризуются тем, что информа­ция по запросу возвращается немедленно.

Наиболее распространенными являются сервисы отложенного чте­ния, например электронная почта. Для них основным признаком слу­жит та особенность, что запрос и получение информации могут быть достаточно сильно разделены во времени (это определяется актуаль­ностью информации на момент ее получения). Сервисы отложенного чтения наиболее универсальны и наименее требовательны к ресур­сам ЭВМ и линиям связи.

Существует и другой подход к делению услуг, предоставляемых сетью Internet. Они делятся на две категории: услуги по обмену ин­формацией между абонентами сети и услуги, связанные с использо­ванием баз данных сети. Рассмотрим наиболее распространенные ус­луги сети.

Электронная почта — типичный сервис отложенного чтения (off­line). Электронное письмо состоит из заголовка, содержащего адрес отправителя и получателя, и собственно текста письма. Каждому пользователю в системе ЭП выделяется почтовый ящик, реализован­ный в виде файла на диске, куда и помещается пересылаемое сообще­ние от другого пользователя. Электронные письма извлекаются из почтового ящика с помощью соответствующих команд.

Система электронной почты (E-mail) стандарта Internet универ­сальна: сети, построенные на совершенно разных принципах и прото­колах, могут обмениваться электронными письмами с Internet, полу­чая тем самым доступ к прочим его ресурсам. Практически все сер­висы Internet, использующиеся обычно как сервисы прямого доступа (on-line), имеют интерфейс к электронной почте. Поэтому, если пользо­ватель не располагает доступом к Internet в режиме on-line, он может получить большую часть информации, хранящейся в этой сети, по­средством дешевой электронной почты.

В Internet есть возможность отправки как текстовых, так и двоич­ных файлов. На размер почтового сообщения в сети накладывается ограничение: он не должен превышать 64 Кбайт.

Сетевые новости (телеконференции) — второй по распростра­ненности сервис Internet. Механизм распространения сетевых ново­стей достаточно прост: каждый узел сети, получивший новое сообще­ние, передает его тем узлам, с которыми он обменивается новостями. Следовательно, посланное пользователем сообщение распространя­ется, многократно дублируясь, по сети, достигая за короткие сроки всех участников телеконференций USENET во всем мире.

Новости разделены по иерархически организованным тематическим группам. Имя каждой группы состоит из имен подуровней иерархии, раз­деленных точками, причем более общий уровень пишется первым. Име­ются глобальные иерархии и иерархии, локальные для какой-либо орга­низации, страны или сети. Набор групп, получаемых локальным серве­ром USENET, определяется администратором этого сервера и наличием этих групп на других серверах, с которыми обменивается новостями локальный сервер. Обычно сервер получает: все глобальные иерархии; группы, локальные для страны, в которой сервер расположен; группы, локальные для организации, где функционирует сервер. К различным иерархиям применимы различные нормы и правила работы с ними. Это касается прежде всего языка сообщений. В группы российской иерархии relcom сообщения лучше писать по-русски, в то время как в группы ло­кальной иерархии соmр следует писать только по-английски.

Любой компьютер, полноценно подключенный к Internet, имеет доступ к новостям USENET, однако новости USENET распространя­ются и по другим сетям.

Удобство работы с новостями существенно зависит от способа их получения. В Internet программа-клиент абонента может напрямую получать новости с сервера USENET, и тогда между просмотром спис­ка сообщений, содержащихся в группе, и чтением этих сообщений нет задержки. Если же пользование новостями идет через электронную почту, то абонент сначала получает список статей, а уже потом при­нимает по электронной почте заказанные им из этого списка статьи. Это весьма неудобный и устаревший способ работы с новостями USENET, являющийся, однако, наиболее распространенным в России.

FTR (File Transfer Protocol) — протокол передачи файлов. Это не просто протокол, а именно сервис-доступ к файлам в файловых архи­вах. FTR — это стандартная программа, работающая по протоколу TCP. Она обеспечивает передачу файлов между компьютерами, взаи­модействующими в сетях TCP/IP: на одном из них работает програм­ма-сервер, а на другом пользователь запускает программу-клиент, которая соединяется с сервером и передает или получает по протоко­лу FTR файлы.

FTR — сервис прямого доступа, требующий подключения компь­ютера в сеть Internet. Однако возможен доступ и через электронную почту, для чего имеются серверы, которые по запросу могут прислать по электронной почте запрашиваемые файлы. При этом запрос может довольно долго ожидать своей очереди. Есть и другое неудобство: большие файлы при отсылке делятся сервером на части ограниченно­го размера, посылаемые отдельными письмами; в случае потери хотя бы одного письма остальные принятые письма, принадлежащие зап­рашиваемому файлу, окажутся ненужными.

Системы автоматизированного поиска информации в сети Internet. Компании всего мира широко используют сеть Internet — эту всемирную информационную супермагистраль для поиска и получе­ния информации практически любого вида. В сети Internet имеются тысячи баз данных и десятки навигационных систем. Для облегчения и ускорения поиска необходимой информации используются вспомо­гательные программы, интегрированные в структуру Internet и со­ставляющие ядро автоматизированных систем поиска и получения информации.

Сеть Internet работает с тремя основными системами поиска ин­формации — Gopher, Wais и WWW.

Гипертекстовая система Gopher. Это достаточно известное и распространенное средство поиска информации в сети Internet, по­зволяющее находить информацию по ключевым словам и фразам. При работе с Gopher пользователю предлагается пройти сквозь ряд вло­женных меню, из которых доступны файлы различных типов. Gopher,

будучи распределенной системой экспорта структурированной инфор­мации, является сервисом прямого доступа и требует, чтобы и сер­вер, и клиент были полноценно подключены к Internet.

Система Gopher позволяет получать информацию без указания имен и адресов авторов. Пользователь просто сообщает системе, что именно ему нужно, и система находит необходимые данные.

В настоящее время в Internet имеется свыше 2000 Gopher-систем, часть из которых узкоспециализированные, а часть — содержит бо­лее разностороннюю информацию. Это усложняет поиск информации. В случае возникновения затруднений можно воспользоваться служ­бами ARCHTE и VERONICA. Служба VERONICA осуществляет поиск более чем в 500 системах Gopher, освобождая пользователей от необходимости просматривать соответствующие меню вручную, а служба ARCHTE автоматизирует навигацию и поиск файлов в FTR-серверах.

Система WAIS, Это информационная система широкого профи­ля, представляющая собой комплекс программ, предназначенных для индексирования больших объемов неструктурированной (как прави­ло, просто текстовой) информации, поиска по таким материалам и извлечения из них запрашиваемых данных. Эти функции выполняют­ся с помощью программ индексирования, программ локального поис­ка по полученным индексам, а также серверных и клиентских про­грамм, взаимодействующих между собой по специальному протоко­лу Z39.50.

Задача поиска данных в больших объемах неструктурированной информации весьма нетривиальна, пока не существует общепринято­го ее решения. В системе WAIS реализован приемлемый вариант ре­шения этой задачи, поэтому она получила достаточную известность как один из сервисов Internet. Однако в последнее время эта система самостоятельно почти не используется, а во многих случаях применя­ется как вспомогательное средство, например для индексирования документов, хранящихся на WWW-сервере. В сети Internet имеется более 200 WAIS-библиотек, в которых большая часть материалов относится к области исследований и компьютерных наук.

Система WWW (World Wide Web — всемирная информационная сеть). WWW — самое популярное и удобное средство работы с ин­формацией. Больше половины потока данных в Internet приходится на долю WWW. Количество серверов WWW сегодня превышает 30 тысяч. WWW — гипертекстовая, гипермедийная, распределенная, интегрированная, глобальная децентрализованная информационная система, реализующая самую передовую и массовую технологию. Это сервис прямого доступа, требующий полноценного подключения к Internet. WWW работает по принципу «клиент — серверы». Имеется множество серверов, которые по запросу клиента представляют ему гипермедийный документ, состоящий из частей с разнообразным представлением информации (текст, звук, графика, трехмерные объекты и т.д.). Программные средства WWW являются универсальными для различных сервисов Internet, а сама система играет интегрирующую роль. Соединение между клиентом и сервером WWW одноразовое: получив запрос от клиента и выдав ему документ, сервер прерывает связь.

WWW — это объединение в одной информационной системе воз­можностей вышеуказанных информационных инструментов с добав­лением к ним передачи (помимо текстов и программ) графических изоб­ражений, звуков, видео. Все эти информационные объекты связыва­ются структурой гипертекста, т.е. текста, содержащего в себе связи с другими текстами, графической, видео- или звуковой информацией. Систему WWW отличают такие особенности: использование гипер­текста и возможность пользователей взаимодействовать с другими приложениями Internet.

Гипертекст можно рассматривать как систему документов с пе­рекрестными ссылками. Связь между гипертекстовыми документами осуществляется с помощью ключевых слов, причем документы, на которые сделаны ссылки, могут находиться на удаленных компьюте­рах. Следовательно, по ссылкам можно значительно удалиться от пер­воначального источника информации, но возврат к нему не вызывает затруднений.

Гипермедиа-документы (т.е. гипертекстовые документы, включа­ющие не только тексты, но и графику, звук и видео) хранятся на WWW-серверах сети Internet. Для работы с гипермедиа-документа­ми имеется много различных программ-клиентов, называемых про­граммами просмотра WWW, или броузерами (browsers). По извест­ному адресу броузеры позволяют вызывать нужные документы, на­капливать их, сортировать, объединять, редактировать, печатать. Наибольшее распространение в настоящее время получили програм­мы просмотра Netscape Navigator и Microsoft Internet Explorer. Про­граммы просмотра имеют много общего, поэтому, овладев принципами и средствами работы одной из них, без труда можно переклю­читься на работу с другой. Большинство современных программ просмотра не только обеспечивают доступ к страницам Web-серве­ров (или к Web-страницам), но и включают возможности обработки электронной почты, телеконференций Usenet, позволяют работать с сервисом FTP, Gopher и др., в программы просмотра встраиваются редакторы Web-страниц.

Подготовка гипермедиа-документов осуществляется на языке HTML (Hyper Text Markup Language — язык описания гипертексто­вых документов). HTML — это язык World Wide Web, используемый для отображения информации каждым Web-узлом. Он был разрабо­тан в начале 90-х годов инициативной группой в Европейской лабо­ратории физики частиц в Женеве [3]. Web-страница в формате HTML (называемая также Web-документом) — это простой текстовый файл (ASCII-файл), который можно создавать и читать. Он содержит набор команд HTML, которые сообщают броузеру порядок отображения страницы Web. Следовательно, после соединения с Web-узлом с по­мощью броузера по сети связи от Web-сервера к броузеру отправля­ется запрашиваемый документ в формате HTML. Любой компьютер (независимо от того, является ли он обычным PC, работающим под Windows, рабочей станцией, ориентированной на UNIX, или компью­тером Macintosh) может принимать и отображать HTML-страницы. Этим и объясняется эффективность и популярность языка HTML. Су­ществует большое количество программ, осуществляющих преобра­зование различных документов в формате HTML.

В Internet реализуются две стороны поиска информации, разные по методам, но единые в целях: каталоги и поисковые серверы. Ус­ловно можно сказать, что каталоги — средства сфокусированного поиска информации, а поисковые серверы — рассеянного. Использо­вание этих средств позволяет быстро и эффективно находить необхо­димую информацию в глобальной сети.

Поисковые серверы (search engune) — это специальное программ­ное обеспечение, которое, автоматически просматривая все ресурсы сети Internet, может найти запрашиваемые ресурсы и проиндексировать их содержание. Пользователь передает поисковому серверу фра­зу или набор ключевых слов, описывающих интересующую его тему. Выполняя такой запрос, сервер сообщает пользователю список соот­ветствующих ресурсов. В сети Internet имеется множество поисковых серверов, охватывающих почти все доступные ресурсы. При этом раз­ные серверы охватывают различные, частично перекрывающиеся, об­ласти информации в сети. Они используют различающиеся методы индексирования документов и способы оценки значимости слов в них. Имеются специализированные серверы поиска по отдельным типам ресурсов сети и универсальные, охватывающие все виды сервисов.

Каталоги Internet — средства хранения тематически системати­зированных коллекций ссылок на различные сетевые ресурсы, в пер­вую очередь на документы WWW. Ссылки в такие каталоги заносят­ся администраторами, которые, стараются сделать свои коллекции наиболее полными, включающими все доступные ресурсы на каждую тему. В результате пользователь должен найти интересующий его вопрос в каталоге, и ему не нужно самому собирать все ссылки по этому вопросу, так как работа по поиску и систематизации ссылок уже проделана. Каталоги обычно имеют древовидную структуру и похожи на очень большой список закладок. Каталоги обеспечивают разнообразный дополнительный сервис: поиск по ключевым словам в своей базе данных, предоставление списков последних поступлений, автоматическое оповещение по электронной почте о свежих поступ­лениях и др. Имеется каталог русскоязычных ресурсов сети Internet.

Абонент, научившийся использовать наиболее подходящий для него каталог и несколько поисковых серверов, получает эффективное сред­ство быстрого нахождения информации в сети.

Кроме описанных услуг, сетью Internet предоставляются и другие услуги. Краткие сведения о некоторых из них даются ниже.

Telnet — удаленный доступ. Пользователь может работать на любом компьютере сети, как на своем собственном.

Rsh ( Remote Shell) — удаленный доступ. В отличие от Telnet ра­ботает только в случае, когда на удаленном компьютере установле­на ОС UNIX.

NFS (Network File System) — распределенная файловая система. Абонент может пользоваться файловой системой удаленного компь­ютера, как своей собственной.

Rexec (Remote Execution ) — выполнение одной команды на уда­ленном Unix-компьютере.

Lpr — сетевая печать. Отправка файлов на печать на удаленном (сетевом) принтере.

Lpq — сетевая печать. Показывает файлы, стоящие в очереди на печать на сетевом принтере.

Talk — обеспечивает установление взаимодействия («разговора») с пользователем удаленного компьютера. При этом на экране дисп­лея одновременно виден вводимый текст и ответ удаленного пользо­вателя.

Iptunnet — позволяет получить доступ к серверу ЛВС NetWare, с которым отсутствует непосредственная связь по ЛВС, но есть связь по сети Internet.

Whois — адресная книга сети Internet. Абонент имеет возможность по своему запросу получить информацию о принадлежности удален­ного компьютера, о пользователях.

Finger — получение информации о пользователях удаленного ком­пьютера.

Webster — сетевая версия толкового словаря английского языка.

Факс-сервис — дает возможность пользователю отправлять сооб­щения по факсимильной связи, пользуясь факс-сервером сети.

Электронный переводчик — осуществляет перевод текста с одно­го языка на другой. Обращение к электронным переводчикам проис­ходит через электронную почту.

Шлюзы — дают возможность абоненту отправлять сообщение в сети, не работающие с протоколами TCP/IP.

Подключение к сети Internet. Для подключения индивидуального компьютера к сети Internet необходимо иметь модем, телефонную линию и провайдера — поставщика сетевых услуг, имеющего шлюз в эту сеть. Обычно при этом предлагается коммутируемый (dial-up) доступ к ресурсам сети и предоставляется возможность использовать компьютер поставщика, непосредственно подключенный к Internet.

Такой компьютер называется хостом. На хосте запускаются имею­щиеся у поставщика программы-клиенты, которые и позволяют по­лучить доступ к нужному серверу сети. Такое коммутируемое под­ключение к сети отличается тем, что обеспечивает доступ только к тем клиентам, которые имеются на хост-машине. Пересылаемая из сети информация сначала попадает на хост, а затем перекачивается на индивидуальный компьютер.

Более полноценным является такое подключение индивидуально­го компьютера к сети, когда провайдеры обеспечивают связь по ком­мутируемым линиям по протоколу SLIP или РРР. В этом случае инди­видуальный компьютер превращается как бы в хост-компьютер; про­граммы и файлы, получаемые из сети, хранятся на индивидуальном компьютере.

Локальная сеть подключается к Internet обычно не по коммутиру­емым линиям, а по выделенным арендуемым линиям связи через шлюз с использованием дополнительного программного обеспечения. Это прямое (on-line) подключение, обеспечивающее оперативное предос­тавление сетевых ресурсов организации, располагающей большим количеством компьютеров, объединенных в локальную сеть. Для до­ступа к Web-серверам и другим ресурсам сети Internet каждый ком­пьютер ЛВС должен иметь IP-адрес. Такой доступ обеспечивает шлюз (коммуникационный узел), связывающий ЛВС с Internet.

Развитие сети Internet. Internet — очень быстро развивающаяся сеть, и причина этого — не в свойствах самой сети, а в общих тенден­циях развития компьютерной индустрии. Самым многообещающим направлением развития Internet и сетевых технологий в целом явля­ется проект Java компании Sun Microsystems [30]. Java — это интер­претируемый язык, специально рассчитанный на работу в открытой сетевой среде. В настоящее время появляются все новые навигаторы с поддержкой сетевого языка Java. Вполне вероятно его поддержку будут обеспечивать все WWW-навигаторы, а значит, и многие серве­ры. Если Java станет стандартом де-факто, сеть Internet и вся компь­ютерная технология выйдут на качественно новый уровень развития, когда ресурсы компьютеров всего мира будут объединены в один компьютер под названием «Сеть».

Примечательно, что проект Java дает возможность решить самые глубокие проблемы системы WWW: отсутствие интерактивности, ограниченный контроль вида документа, ограниченный набор фор­матов встроенной графики и других объектов мультимедиа.

С помощью проекта Java компания Sun Microsystems рассчитыва­ет быть пионером в области сетевых технологий, создать новый ры­нок под лозунгом: «Сеть — это компьютер». Шансы на успех у нее довольно неплохие.

В ходе развития сети Internet предполагается решить и другие про­блемы, такие, как отсутствие адекватных средств идентификаций

удаленных абонентов, сложности в реализации законов об экспорте и авторских правах (нет полного понимания того, что в Internet защи­щено авторским правом, а что — нет; трудности в распространении и контроле электронной продукции и т.д.). С ростом числа абонентов сети острее становится проблема управляемости, тем более что Internet появилась и до сих пор развивалась как свободная, открытая и малоуправляемая сеть. Сеть коммерциализируется, фактически пол­ностью прекращено ее государственное финансирование. Она все меньше предоставляет исследовательскую информацию и все боль­ше — рекламную.

Используемый в настоящее время в сети Internet протокол IP для адресации компьютеров содержит 32 бита. Учитывая все ускоряю­щийся рост абонентов сети, очень скоро этого окажется недостаточ­но. Для решения этой проблемы разрабатывается протокол IP нового поколения — IPng, в котором для адреса отводится 128 бит, что по­зволяет адресовать астрономическое количество абонентов. Это по­требует почти полной замены существующего программного обеспе­чения и активного сетевого оборудования.

Злободневным вопросом для полноценного использования комму­никационных возможностей сети Internet является вопрос безопаснос­ти циркулирующей в сети информации. Подключение компьютера к глобальной сети делает его более уязвимым, хотя степень уязвимости становится существенно меньше, если обеспечить более или менее дей­ственный контроль информации в точке взаимодействия локальной и глобальной сетей. И все же стопроцентных методов защиты от несанк­ционированного доступа к информации и ее искажения не существует. Но принцип «стоимость вскрытия защиты должна быть выше ценнос­ти защищаемых данных» удается удовлетворить все чаще.