Глава 2. Структура Интернета

Основными составляющими любой глобальной сети являются компьютерные узлы и каналы связи. Современная сеть Интернет представляет собой объединение операторов Интернет-услуг (провайдеров), у которых в нескольких регионах имеются узлы, называемые точками присутствия (Points Of Presence – POP). Все подключения клиентов к Интернет-провайдерам осуществляются через серверы доступа или маршрутизаторы, расположенные на POP-провайдерах.

Для управления распределенным доступом клиентов низкого уровня и клиентов высокого уровня друг к другу в глобальной сети Интернет используются специальные устройства — маршрутизаторы. Любой сигнал и данные (пакеты) от одного компьютера сети к другому проходят через это устройство, подключенное к компьютеру. Маршрутизатор определяет самый оптимальный путь прохождения сигнала от компьютера к компьютеру.

Решением проблем функционирования Интернета, разработкой новых технологий и стандартов сети, распределением доменных имен выполняет достаточно большой круг общественных и научных организаций. Ведущей среди них является специальная негосударственная некоммерческая организация, расположенная в США, – Internet Society (ISOC).

В рамках ISOC действуют несколько специальных групп: Совет по архитектуре Интернета – IAB (Internet Architecture Board) – занимается перспективами развития семейства протоколов TCP/IP: рассматривает различные идеи усовершенствования, принципы построения новых систем и пр.; Рабочая инженерная группа по Интернету – IETF (Internet Engineering Task Force) – занимается оперативным разрешением текущих проблем эксплуатации и развития, а также разработкой новых стандартов и протоколов; Центр сетевой информации – InterNIC занимается регулированием IP-адресов, доменных имен, справочных служб и хранением документов по стандартам Интернета.

В 1998 г. функции InterNIC были переданы специально созданной организации ICANN (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers), которая занимается вопросами стратегического регулирования назначения IP-адресов и доменных имен. Международной организацией оперативного управления распределением IP-адресов и доменных имен является IANA – Internet Assigned Numbers Authority (Уполномоченная организация по распределению нумерации в сети Интернет).

Операторы Интернет-доступа по функционально-географическому признаку в России разделяются на следующие типы: магистральные операторы (Internet Backbone Provider – IBP) – операторы межрегиональных IP-сетей, обеспечивающие перенос Интернет-трафика между регионами страны и за рубеж; конечные провайдеры (Интернет-сервис-провайдеры – ISP), обеспечивающие предоставление Интернет-услуг конечным пользователям: региональные ISP – действующие на региональном уровне; локальные ISP – действующие на локальном уровне.

Обычному пользователю для получения доступа в сеть необходимо воспользоваться услугами локального Интернет-провайдера.

Кроме операторов Интернет-доступа существуют также операторы контент-ресурсов – компании, деятельность которых направлена на информационное наполнение сети Интернет и предоставление конечным пользователям услуг информационного характера.

Различают следующие типы операторов контент-ресурсов: операторы дата-центров, предоставляющие возможность своим пользователям разместить их информацию на серверах и сделать ее доступной в сети Интернет; провайдеры приложений (Application Service Provider – ASP) – компании, предоставляющие пользователям программные приложения, использующие Интернет-технологии и доступные из сети Интернет; контент-провайдеры (Content Service Provider – CSP) – компании, предоставляющие пользователям Интернета ту или иную информацию или службу (контент).

Работа вычислительных сетей, то есть обмен данными и взаимосвязь клиентов, выполняется в соответствии с достаточно сложными протоколами (правилами) взаимодействия. Протоколы необходимы при разработке и управлении сетью и позволяют осуществлять соединение и обмен данными между двумя и более включенными в сеть устройствами.

Существует 2 протокола: 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; IP (Internet Protocol) – протокол межсетевого взаимодействия, отвечающий за адресацию и позволяющий пакету на пути к конечному пункту назначения проходить по нескольким сетям.

Узел содержит один или несколько мощных компьютеров, которые находятся в состоянии постоянного подключения к сети. Информационные услуги обеспечиваются работой программ-серверов, установленных на узловых компьютерах. Каждый узловой компьютер имеет свой постоянный адрес в Интернете; он называется IР-адресом. IР-адрес состоит из четырех десятичных чисел, каждое в диапазоне от 0 до 255, которые записываются через точку. Такие же IР-адреса получают и компьютеры пользователей Сети, но они действуют лишь во время подключения пользователя к сети, т. е. изменяются в каждом новом сеансе связи, в то время как адреса узловых компьютеров остаются неизменными. Наряду с цифровыми IР-адресами в Интернете действует система символьных адресов, более удобная и понятная для пользователей. Она называется доменной системой имен (DNS - Domain Name System). Пример IР-адреса представлен в Приложении 1.

Доменный адрес DNS, в отличие от цифрового, является текстовым и легче запоминается человеком. Доменов первого (высшего) уровня немного – около 250. Большая часть из них – так называемые географические домены. Например, ru (Russia, Россия), jp (Japan, Япония), us (United States, США), uk (United Kingdom, Великобритания), ca (Canada, Канада), au (Australia, Австралия) и т. д. Негеографические домены верхнего уровня –.com (для коммерческих компаний),.net (для сетевых ресурсов),.edu (образовательные учреждения),.mil (военные организации),.org (некоммерческие организации),.gov (правительственные ведомства),.int (интернациональные корпорации) и др.

В процессе передачи данных доменный адрес преобразуются в IP-адрес. В сети существуют специальные DNS-серверы, отвечающие за адресацию некоторой части сети и сохраняющие информацию о соответствии IP-адресов и DNS-имен.

Для поиска нужной информации в сети используется адрес ресурса (URL-адрес, англ. Uniform Resource Locator), содержащий имя протокола по которому нужно обращаться к требуемой информации, адрес сервера и имя файла на этом сервере.

В Интернете в настоящее время основным протоколом работы с информацией является гипертекстовый протокол http (hyper text transfer protocol) – основной режим работы современных Интернет-обозревателей (браузеров). При этом применяется HTML (HyperText Markup Language) — язык разметки гипертекста, которым с помощью специальных меток (тегов) позволяет формировать структуру документа и определять отношения между различными элементами этой структуры. Язык HTML вполне успешно справляется с задачей описания текстовой информации и отображением ее на экране браузера. Язык XML (аналог первого) как общий для различных устройств язык в ближайшее время способен соединить станки и офис в одну локальную сеть, что будет способствовать скоординированной деятельности, рационализации производственных процессов и, соответственно, повышению производительности и снижению стоимости товаров и услуг. Воздействие языка XML на сеть отмечено ускорением работы поисковиков и лучшим качеством поиска. Язык JavaScript используется для возможности внесения визуальных изменений в html-документ без его перезагрузки с сервера, то есть непосредственно в браузере. Еще один часто используемый протокол — FTP (File Transfer Protocol) — служит для обмена файлами между клиентом и сервером.

Технологии обеспечения доступа в сеть Интернет можно разделить на три категории, в зависимости от того, какой канал связи или среда передачи данных используется. К ним относятся: телефонный провод; сетевой кабель (технологии Ethernet); оптико-волоконный кабель; беспроводные системы (сотовая, радиорелейная или спутниковая связь).

Различные каналы связи различаются тремя основными свойствами: пропускной способностью, помехоустойчивостью, стоимостью. По параметру стоимости самыми дорогими являются оптоволоконные линии, самыми дешевыми - телефонные. Однако с уменьшением цены снижается и качество работы линии: уменьшается пропускная способность, сильнее влияют помехи. Практически не подвержены помехам оптоволоконные линии.

Пропускная способность - это максимальная скорость передачи информации по каналу. Обычно она выражается в килобитах в секунду (Кбит/с) или в мегабитах в секунду (Мбит/с). Пропускная способность телефонных линий - десятки и сотни Кбит/с; пропускная способность оптоволоконных линий и линий радиосвязи измеряется десятками и сотнями Мбит/с.

На протяжении многих лет большинство пользователей Сети подключались к узлу через коммутируемые (то есть переключаемые) телефонные линии. Такое подключение производится с помощью специального устройства, которое называется модемом. Модем устанавливается как на компьютере пользователя, так и на узловом компьютере. Он выполняет преобразование дискретного сигнала (выдаваемого компьютером) в непрерывный (аналоговый) сигнал (используемый в телефонной связи) и обратное преобразование. Основной характеристикой модема является предельная скорость передачи данных. В разных моделях она колеблется в диапазоне от 1200 до 56000 бит/с.

Кабельная связь обычно используется на небольших расстояниях (между разными провайдерами в одном городе). На больших расстояниях выгоднее использовать радиосвязь. Всё большее число пользователей в наше время переходят от коммутируемых низкоскоростных подключений к высокоскоростным некоммутируемым линиям связи.

Работа Сети поддерживается определенным программным обеспечением (ПО). Это ПО функционирует на серверах и на персональных компьютерах пользователей. Программное обеспечение условно можно разделить на базовое (системное) и прикладное. Базовое ПО обеспечивает поддержку работы сети по протоколу ТСР/IP - стандартному набору протоколов Интернета, то есть оно решает проблемы рассылки и приема информации. Прикладное ПО занимается обслуживанием разнообразных информационных услуг Сети, которые принято называть службами Интернета. Служба объединяет серверы и клиентские программы, обменивающиеся данными по некоторым прикладным протоколам. Для каждой службы существует своя сервер-программа: для электронной почты, для телеконференций, для WWW и пр. Узловой компьютер выполняет функцию сервера определенной службы Интернета, если на нем работает сервер-программа этой службы. Один и тот же компьютер в разное время может выполнять функции сервера различных услуг; всё зависит от того, какая сервер-программа на нем в данный момент выполняется. На ПК пользователей сети обслуживанием различных информационных услуг занимаются программы-клиенты. Примерами популярных клиентов являются: Outlook Express - клиент электронной почты, Internet Explorer - клиент службы WWW (браузер).

Во время работы пользователя с определенной службой Интернета между его программой-клиентом и соответствующей программой-сервером на узле устанавливается связь. Каждая из этих программ выполняет свою часть работы в предоставлении данной информационной услуги. Такой способ работы Сети называется технологией «клиент - сервер».

Средства обеспечения определенных информационных услуг для пользователей Сети принято называть службами (сервисами) Интернета.

Для поиска информации (информационные сервисы) в Интернете созданы мощные средства: поисковые серверы (поисковики), каталоги (рубрикаторы), списки рейтингов, тематические списки ссылок, онлайновые энциклопедии и справочники и пр.

Поисковая система – комплекс программных и аппаратных средств для автоматического просмотра ресурсов Интернет, индексации их содержания и предоставления услуг по поиску информации Интернет-пользователям. Наиболее известны следующие международные системы для поиска информации в информационных ресурсах: Google; Microsoft Live Search; Yahoo!; Рамблер; Яндекс.

Каталог в Интернете – данные, структурированные по темам в виде иерархических структур.

Онлайновые энциклопедии и справочники представляют собой электронные версии многих известных соответствующих бумажных документов.

Наиболее популярные из них представлены в Приложении 2-6.

Коммуникационные сервисы: Электронная почта - e-mail (в настоящее время для приема и хранения писем используются специальные почтовые серверы или Web-серверы, для работы пользователей с электронной почтой используются специальные программы – почтовые клиенты. Основные функции почтовых клиентов – прием писем, обеспечение их просмотра, распределение писем по папкам (Входящие, Отправленные, Удаленные и пр.), автоматизация создания новых писем и поддержка адресной книги); RRS-каналы – новый вид представления списков новостей в Интернете; Общение в реальном времени (группы новостей (News) в программе Outlook Express, конференции или форумы на Интернет-страницах, службы мгновенных сообщений или Интернет-пейджеры (ICQ) и чат (chat) двух видов – IRC (Internet Relay Chat) и Web-чат, социальные сети, мессенджеры); Блоги – личные электронные дневники на Web-страницах; IP-телефония (Интернет-телефония) – технология, которая использует Интернет для передачи речевых сигналов; Интернет вещание – радиоканалы и телеканалы, которые можно слушать и смотреть на Web-страницах сайтов, посвященных этому или через мультимедийные приложения – Windows Media Player, WinAmp, RealPlayer и пр.; Электронная коммерция – форма взаимодействия продавцов и покупателей, при которой выбор и заказ товаров осуществляется через компьютерные сети, а расчеты между покупателем и поставщиком осуществляются с использованием электронных документов или средств платежа (В2В, В2С, С2С, С2В, В2А, С2А); Игровые и видео-площадки.

В Приложении 7-10 представлены коммуникационные сервисы.

Всякая услуга в Интернете предоставляется с помощью программ-серверов. Серверы делятся на несколько видов, в зависимости от типа услуги, которая предоставляется пользователям: wеb-серверы предоставляют доступ к информации в виде wеb-страниц, файловые серверы обеспечивают доступ к файлам, почтовые серверы выполняют обмен почтовыми сообщениями, игровые серверы служат для одновременной игры нескольких пользователей и др. С сервером взаимодействует программа-клиент, работающая на компьютере пользователя.

Заключение

Следовательно, чем лучше оснащена и организована глобальная сеть Интернет, чем более результативно работают в ней элементы, тем эффективнее происходит передача информации и её получение, а чем чаще она обновляется и преобразуется, тем более новыми знаниями, умениями и навыками начинают обладать люди (учащиеся, работники, иные категории).

Список литературы

1. Грошев А. С. Информатика: Учебник для вузов / А.С. Грошев. – Архангельск, Арханг. Гос. Техн. Ун-т, 2010. – 470 с.

2. Михеева Е. В. Информатика: учебник для сред, проф, образования / Е. В. Михеева, О. И. Титова. — М. Издательский центр: «Академия», 2007. — 352 с.

3. Поляков К. Ю. Информатика. Углублённый уровень: учебник для 10 класса: в 2 частях. Ч. 2 / К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2013. – 304 с.

4. Семакин И. Г. Информатика. Базовый уровень учебник для 11 класса/ И. Г. Семакин, Е. К. Хеннер, Т. Ю. Шеина. – 3-е изд. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2014. – 224 с.

5. Цветкова М. С. Информатика и ИКТ: учебник для нач. и сред проф. Образования / М. С. Цветкова, Л. С. Великович. — 3-е изд., стер. — М.: Издательский центр «Академия», 2012. — 352 с.

Приложение

Приложение 1