Читати далі…" /> Читати далі…"> Читати далі…">

Структура і принципи мережі Інтернет

Давайте ознайомимось з структурою та основними принципами роботи всесвітньої мережі Інтернет, з базовими протоколами Інтернет і системою адресації.
Архітектура і принципи роботи мережі Інтернет
Глобальні мережі, охоплюючи мільйони людей, повністю змінили процес поширення і сприйняття інформації.
Глобальні мережі (Wide Area Network, WAN) – це мережі, призначені для об’єднання окремих комп’ютерів і локальних мереж, розташованих на значній відстані (сотні і тисячі кілометрів) один від одного. Глобальні мережі об’єднують користувачів, розташованих по всьому світу, використовуючи при цьому найрізноманітніші канали зв’язку.
Сучасний Інтернет – вельми складна і високотехнологічна система, що дозволяє користувачеві спілкуватися з людьми, що знаходяться в будь-якій точці земної кулі, швидко і комфортно відшукувати будь-яку необхідну інформацію, публікувати для загального відома дані, які він хотів би повідомити всьому світу.
Насправді Internet непросто мережа, – це структура, що об’єднує звичайні мережі. Internet – це «обєднання багато різних мереж в загальну мережу».
Щоб описати сьогоднішній Internet, корисно скористатися  визначенням.
Internet це як «головна мережа, що складається з багатьох мереж, які працюють відповідно до протоколів сімейства TCP / IP, об’єднані через шлюзи і використовують єдиний адресний простір і простір імен».
В Internet немає єдиного пункту передплати або реєстрації, натомість ви контактуєте з постачальником послуг, який надає вам доступ до мережі через місцевий комп’ютер. Наслідки такої децентралізації з точки зору доступності мережевих ресурсів також дуже значні. Середу передачі даних в Internet не можна розглядати тільки як павутину проводів або оптоволоконних ліній. Оцифровані дані пересилаються через маршрутизатори, які з’єднують мережі і за допомогою складних алгоритмів вибирають найкращі маршрути для інформаційних потоків .
На відміну від локальних мереж, в складі яких є свої високошвидкісні канали передачі інформації, глобальна (а також регіональна і, як правило, корпоративна) мережа включає підмережа зв’язку (інакше: територіальну мережу зв’язку, систему передачі інформації), до якої підключаються локальні мережі, окремі компоненти і термінали (засоби введення і відображення інформації).
Підмережа зв’язку складається з каналів передачі інформації та комунікаційних вузлів, які призначені для передачі даних по мережі, вибору оптимального маршруту передачі інформації, комутації пакетів і реалізації ряду інших функцій за допомогою комп’ютера (одного або декількох) і відповідного програмного забезпечення, наявних в комунікаційному вузлі. Комп’ютери, за якими працюють користувачі-клієнти, називаються робочими станціями, а комп’ютери, які є джерелами ресурсів мережі, що надаються користувачам, називаються серверами. Така структура мережі отримала назву вузлової.

Інтернет – це глобальна інформаційна система, яка:

Інтернет рівне

Інтернет рівне

· Логічно взаємопов’язана простором глобальних унікальних адрес, заснованих на Інтернет-протоколі (IP);
· Здатна підтримувати комунікації з використанням сімейства протоколу управління передачею – TCP / IP або його наступних розширень / наступників і / або інших IP-сумісних протоколів;
· Забезпечує, використовує або робить доступними на громадській або приватній основі високорівневі послуги, надбудовані над описаною тут комунікаційною та іншої пов’язаної з нею інфраструктурою.
Інфраструктура Інтернет:
1. магістральний рівень (система пов’язаних високошвидкісних телекомунікаційних серверів).
2. рівень мереж і точок доступу (великі телекомунікаційні мережі), підключених до магістралі.
3. рівень регіональних та інших мереж.
4. ISP – інтернет-провайдери.
5. користувачі.
До технічних ресурсів мережі Інтернет відносяться комп’ютерні вузли, маршрутизатори, шлюзи, канали зв’язку і ін.
В основу архітектури мереж покладено багаторівневий принцип передачі повідомлень. Формування повідомлення здійснюється на самому верхньому рівні моделі ISO / OSI .. Потім (при передачі) воно послідовно проходить всі рівні системи до самого нижнього, де і передається по каналу зв’язку адресату. У міру проходження кожного з рівнів системи повідомлення трансформується, розбивається на порівняно короткі частини, які забезпечуються додатковими заголовками, що забезпечують інформацією аналогічні рівні на вузлі адресата. У цьому вузлі повідомлення проходить від нижнього рівня до верхнього, знімаючи з себе заголовки. В результаті адресат приймає повідомлення в первісному вигляді.
У територіальних мережах управління обміном даних здійснюється протоколами верхнього рівня моделі ISO / OSI. Незалежно від внутрішньої конструкції кожного конкретного протоколу верхнього рівня для них характерна наявність загальних функцій: ініціалізація зв’язку, передача і прийом даних, завершення обміну. Кожен протокол має засоби для ідентифікації будь-якої робочої станції мережі по імені, мережевою адресою або за обома цими атрибутами. Активізація обміну інформацією між взаємодіючими вузлами починається після ідентифікації вузла адресата вузлом, який ініціює обмін даними. Ініціює станція встановлює один з методів організації обміну даними: метод дейтаграм або метод сеансів зв’язку. Протокол надає засоби для прийому / передачі повідомлень адресатом і джерелом. При цьому зазвичай накладаються обмеження на довжину повідомлень.
TCP / IP – технологія міжмережевої взаємодії
Найбільш поширеним протоколом управління обміном даних є протокол TCP / IP. Головна відмінність мережі Internet від інших мереж полягає саме в її протоколах TCP / IP, що охоплюють ціле сімейство протоколів взаємодії між комп’ютерами мережі. TCP / IP – це технологія міжмережевої взаємодії, технологія Internet. Тому глобальна мережа, яка об’єднує безліч мереж з технологією TCP / IP, називається Internet.
Протокол TCP / IP – це сімейство програмно реалізованих протоколів старшого рівня, які не працюють з апаратними перериваннями. Технічно протокол TCP / IP складається з двох частин – IP і TCP.
Протокол IP (Internet Protocol – міжмережевий протокол) є головним протоколом сімейства, він реалізує поширення інформації в IP-мережі і виконується на третьому (мережному) рівні моделі ISO / OSI. Протокол IP забезпечує дейтаграммний доставку пакетів, його основне завдання – маршрутизація пакетів. Він не відповідає за надійність доставки інформації, за її цілісність, за збереження порядку потоку пакетів. Мережі, в яких використовується протокол IP, називаються IP-мережами. Вони працюють в основному по аналоговим каналам (тобто для підключення комп’ютера до мережі потрібно IP-модем) і є мережами з комутацією пакетів. Пакет тут називається дейтаграмою.
Високорівнева протокол TCP (Transmission Control Protocol – протокол управління передачею) працює на транспортному рівні і частково – на сеансовому рівні. Це протокол з встановленням логічного з’єднання між відправником і отримувачем. Він забезпечує сеансовий зв’язок між двома вузлами з гарантованою доставкою інформації, здійснює контроль цілісності інформації, що передається, зберігає порядок потоку пакетів.
Для комп’ютерів протокол TCP / IP – це те ж, що правила розмови для людей. Він прийнятий в якості офіційного стандарту в мережі Internet, тобто мережева технологія TCP / IP де-факто стала технологією всесвітньої мережі Інтернет.
Ключову частину протоколу становить схема маршрутизації пакетів, заснована на унікальних адресах мережі Internet. Кожна робоча станція, що входить до складу локальної або глобальної мережі, має унікальну адресу, який включає дві частини, що визначають адресу мережі і адресу станції всередині мережі. Така схема дозволяє передавати повідомлення як всередині даної мережі, так і в зовнішні мережі.
Адресації в інтернет;
Основні протоколи мережі Інтернет
Робота мережі Internet заснована на використанні сімейств комунікаційних протоколів TCP / IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol). TCP / IP використовується для передачі даних як в глобальній мережі Internet, так і в багатьох локальних мережах.
Назва TCP / IP визначає сімейство протоколів передачі даних мережі. Протокол – це набір правил, яких повинні дотримуватися всі компанії, щоб забезпечити сумісність виробленого апаратного та програмного забезпечення. Ці правила гарантують сумісність виробленого апаратного та програмного забезпечення. Крім того, TCP / IP – це гарантія того, що ваш персональний комп’ютер зможе зв’язатися по мережі Internet з будь-яким комп’ютером в світі, також працюють з TCP / IP. При дотриманні певних стандартів для функціонування всієї системи не має значення, хто є виробником програмного забезпечення або апаратних засобів. Ідеологія відкритих систем передбачає використання стандартних апаратних засобів і програмного забезпечення. TCP / IP – відкритий протокол і вся спеціальна інформація видана і може бути вільно використана.
Різний сервіс, що включається в TCP / IP, і функції цього сімейства протоколів можуть бути класифіковані за типом виконуваних завдань. Згадаємо лише основні протоколи, тому що загальна їхня число налічує не один десяток:
· Транспортні протоколи – управляють передачею даних між двома машинами:
· TCP / IP (Transmission Control Protocol),
· UDP (User Datagram Protocol);
· Протоколи маршрутизації – обробляють адресацію даних, забезпечують фактичну передачу даних і визначають найкращі шляхи пересування пакета:
· IP (Internet Protocol),
· ICMP (Internet Control Message Protocol),
· RIP (Routing Information Protocol)
· та інші;
· Протоколи підтримки мережевої адреси – обробляють адресацію даних, забезпечують ідентифікацію машини з унікальним номером і ім’ям:
· DNS (Domain Name System),
· ARP (Address Resolution Protocol)
· та інші;
· Протоколи прикладних сервісів – це програми, які користувач (або комп’ютер) використовує для отримання доступу до різноманітних послуг:
· FTP (File Transfer Protocol),
· TELNET,
· HTTP (HyperText Transfer Protocol)
· NNTP (NetNewsTransfer Protocol)
· та інші
Сюди включається передача файлів між комп’ютерами, вилучений термінальний доступ до системи, передача гипермедийной інформації і т.д .;
· Шлюзові протоколи допомагають передавати по мережі повідомлення про маршругазаціі і інформацію про стан мережі, а так само обробляти дані для локальних мереж:
· EGP (Exterior Gateway Protocol),
· GGP (Gateway-to-Gateway Protocol),

· IGP (Interior Gateway Protocol);

· Інші протоколи – використовуються для передачі повідомлень електронної пошти, при роботі з каталогами та файлами віддаленого комп’ютера і так далі:
· SMTP (Simple Mail Transfer Protocol),
· NFS (Network File System).
IP-адресація
Тепер докладніше зупинимося на понятті IP-адреси.
Кожен комп’ютер в Internet (включаючи будь-який ПК, коли він встановлює сеансовое з’єднання з провайдером по телефонній лінії) має унікальну адресу, званий IP-адреса.
IP-адреса має довжину 32 біта і складається з чотирьох частин по 8 біт, іменованих відповідно до мережевої термінологією октетами (octets). Це означає, що кожна частина IP-адреси може приймати значення в межах від 0 до 255. Чотири частини об’єднують до запису, в якій кожне восьмибитового значення відокремлюється крапкою. Коли мова йде про мережевому адресу, то зазвичай мається на увазі IP-адреса.
Якби використовувалися всі 32 біта в IP-адресу, то вийшло б понад чотири мільярди можливих адрес – більш ніж достатньо для майбутнього розширення Internet. Однак деякі комбінації бітів зарезервовані для спеціальних цілей, що зменшує число потенційних адрес. Крім того, 8-бітові четвірки згруповані спеціальними способами в залежності від типу мережі, так що фактичне число адрес ще менше.
З поняттям IP-адреси тісно пов’язане поняття хоста (host). Деякі просто ототожнюють поняття хоста з поняттям комп’ютера, підключеного до Internet. В принципі, це так, але в загальному випадку під хостом розуміється будь-який пристрій, що використовує протокол TCP / IP для спілкування з іншим обладнанням. Тобто крім комп’ютерів, це можуть бути спеціальні мережеві пристрої – маршрутизатори (routers), концентратори (habs) та інші. Ці пристрої так само мають свої унікальні IР-адресами, – як і комп’ютери вузлів мережі користувачів.
Будь-IP-адреса складається з двох частин: адреси мережі (ідентифікатора мережі, Network ID) і адреси хоста (ідентифікатора хоста, Host ID) у цій мережі. Завдяки такій структурі IP-адреси комп’ютерів в різних мережах можуть мати однакові номери. Але так як адреси мереж різні, то ці комп’ютери ідентифікуються однозначно і не можуть бути переплутані один з одним.
IP-адреси виділяються в залежності від розмірів організації і типу її діяльності. Якщо це невелика організація, то, швидше за все в її мережі трохи комп’ютерів (і, отже, IP-адрес). Навпаки, у великій корпорації можуть бути тисячі (а то і більше) комп’ютерів, об’єднаних в безліч з’єднаних між собою локальних мереж. Для забезпечення максимальної гнучкості IP-адреси поділяються на класи: А, В і С. Ще існують класи D і Е, але вони використовуються для специфічних службових цілей.
Отже, три класи IP-адрес дозволяють розподіляти їх в залежності від розміру мережі організації. Оскільки 32 біта – допустимий повний розмір IP-адреси, то класи розбивають чотири 8-бітові частини адреси на адресу мережі і адресу хоста в залежності від класу.
Адреса мережі класу A визначається першим октетом IP-адреси (вважається зліва направо). Значення першого октету, що знаходиться в межах 1-126, зарезервовано для гігантських транснаціональних корпорації і найбільших провайдерів. Таким чином, в класі А в світі може існувати лише 126 великих компаній, кожна з яких може містити майже 17 мільйонів комп’ютерів.
Клас B використовує 2 перших октету як адресу мережі, значення першого октету може приймати значення в межах 128-191. У кожній мережі класу В може бути близько 65 тисяч комп’ютерів, і такі мережі мають найбільші університети та інші великі організації.
Відповідно, в класі C під адресу мережі відводиться вже три перших октету, а значення першого октету може бути в межах 192-223. Це найпоширеніші мережі, їх число може перевищувати більше двох мільйонів, а число комп’ютерів (хостів) в кожній мережі – до 254. Слід зазначити, що «розриви» в допустимих значеннях першого октету між класами мереж з’являються з-за того, що один або кілька бітів зарезервовані на початку IP-адреси для ідентифікації класу.
Якщо будь-який IP-адреса символічно позначити як набір октетів w.x.y.z, то структуру для мереж різних класів .
Всякий раз, коли надсилається повідомлення якого-небудь хост-комп’ютера в Internet, IP-адреса використовується для вказівки адреси відправника і одержувача. Звичайно, користувачам не доведеться самим запам’ятовувати всі IP-адреси, так як для цього існує спеціальний сервіс TCP / IP, званий Domain Name System (Доменна система імен)
Поняття маски підмережі
Для того щоб відокремити ідентифікатор мережі від ідентифікатора хоста, застосовується спеціальне 32-бітове число, зване маскою подсети (subnet mask). Чисто зовні маска підмережі є точно такий же набір з чотирьох октетів, розділених між собою крапками, як і будь-який IP-адреса. У таблиці 2 наведені значення маски підмережі для мереж класу A, B, C, використовувані за замовчуванням.
Таблиця 2. Значення маски підмережі (за замовчуванням)
Маска застосовується також для логічного поділу великих IP-мереж на ряд підмереж меншого масштабу. Уявімо, наприклад, що в Сибірському Федеральному Університеті, що володіє мережею класу B, є 10 факультетів і в кожному з них встановлено по 200 комп’ютерів (хостів). Застосувавши маску підмережі 255.255.0.0, цю мережу можна розділити на 254 окремих підмереж з числом хостів до 254 в кожній.
Значення маски підмережі, що застосовуються за замовчуванням, не є єдино можливими. Наприклад, системний адміністратор конкретної IP-мережі може використовувати й інше значення маски підмережі для виділення лише деяких біт в октеті ідентифікатора хоста.
Як зареєструвати IP-мережу своєї організації?
Насправді, кінцеві користувачі не мають відношення до цього завдання, яка лягати на плечі системного адміністратора даної організації. У свою чергу, в цьому йому сприяють провайдери Internet, зазвичай беручи на себе всі реєстраційні процедури у відповідній міжнародній організації, званої InterNIC (Network Information Center). Наприклад, Рівненський державний університет бажає отримати адресу електронної пошти в Internet, що містить рядок yniver.rv. Такий ідентифікатор, що включає назву фірми, дозволяє відправнику електронної пошти визначити компанію адресата.
Щоб отримати один з цих унікальних ідентифікаторів, званих доменним ім’ям, компанія або провайдер надсилає запит до органу, який контролює підключення до Internet – InterNIC. Якщо InterNIC (або орган, уповноважений ним для такої реєстрації в даній країні) стверджує ім’я компанії, то воно додається в базу даних Internet. Доменні імена повинні бути унікальні, щоб запобігти помилкам. Поняття домену та його роль в адресації повідомлень, що пересилаються по Internet, будуть розглянуті нижче.
ДОМЕННА СИСТЕМА ІМЕН
доменні імена
Крім IP-адрес, для ідентифікації конкретних хостів в Мережі використовується так зване доменне ім’я хоста (Domain host name). Так само, як і IP-адреса, це ім’я є унікальним для кожного комп’ютера (хоста), підключеного до Internet, – тільки тут замість цифрових значень адреси застосовуються слова.
В даному випадку поняття домену означає сукупність хостів Internet, об’єднаних за якоюсь ознакою (наприклад, за територіальним, коли мова йде про домен держави).
Зрозуміло, використання доменного імені хоста було введено тільки для того, щоб полегшити користувачам завдання запам’ятовування імен потрібних їм комп’ютерів. Самі комп’ютери, зі зрозумілих причин, в такому сервісі не потребують і цілком обходяться IP-адресами. Але ви тільки уявіть, що замість таких відомих імен як, www.microsoft.com  вам довелося б запам’ятовувати набори цифр, – 207.46.19.190 або 129.42.60.216 відповідно.
Найчастіше доменне ім’я компанії складається з трьох складових, перша частина – ім’я хоста, друга – ім’я домену компанії, і остання – ім’я домену країни або ім’я одного з семи спеціальних доменів, що позначають приналежність хоста, організації певного профілю діяльності (див. Табл. 1 ). Так, якщо ваша компанія називається MIT-NET, то найчастіше Web-сервер компанії буде названий www.mit-net.ua (якщо це українська компанія), або, наприклад, www.mit-net.com, якщо ви попросили провайдера зареєструвати вас в основному міжнародному домені комерційних організацій.
Остання частина доменного імені називається ідентифікатором домену верхнього рівня (наприклад, .ru або .com). Існує сім доменів верхнього рівня, встановлених InterNIC.
Таблиця 1. Міжнародні домени верхнього рівня
Історично склалося так, що ці сім доменів верхнього рівня за замовчуванням позначають факт географічного розташування (що належить до них) хоста на території США. Тому міжнародний комітет InterNIC разом із вищезгаданими доменами верхнього рівня допускає застосування доменів (спеціальних сполучень символів) для ідентифікації інших країн, в якій знаходиться організація-власник даного хоста.
Отже, домени верхнього рівня поділяються на організаційні  і територіальні. Є дволітерні позначення для всіх країн світу: .ua – для України  .са – для Канади, .uk – для Великобританії і т.д. Вони зазвичай використовуються замість одного з семи ідентифікаторів, перерахованих вище .
Територіальні домени верхнього рівня:
.ru (Russia) – Росія;
.su (Soviet Union) – країни колишнього СРСР, нині ряд держав СНД;
.uk (United Kingdom) – Великобританія;
.ua (Ukraine) – Україна;
.bg (Bulgaria) – Болгарія;
.hu (Hungary) – Угорщина;
.de (Deutchland) – Німеччина, та ін.
C повним списком всіх доменних імен держав можна познайомитися на різних серверах в Internet.
Не всі компанії за межами США мають ідентифікатори країни. В якійсь мірі використання ідентифікатора країни чи одного з семи ідентифікаторів, прийнятих в США, залежить від того, коли проводилася реєстрація доменного імені компанії. Так, компаніям, які досить давно підключилися до Internet (коли число зареєстрованих організацій було порівняно невелика), було дано трилітерний ідентифікатор. Деякі корпорації, що працюють за межами США, але реєструють доменне ім’я через американську компанію, самі вибирають, чи використовувати їм ідентифікатор країни перебування. Сьогодні в Україні можна отримати доменний ідентифікатор .com, для чого слід обумовити це питання зі своїм провайдером Internet.
Як працюють сервери DNS
Тепер поговоримо про те, яким чином доменні імена перетворюються в зрозумілі для комп’ютера IP-адреси.
Займається цим Domain Name System (DNS, Доменна система імен) сервіс, який забезпечувався б TCP / IP, який допомагає в адресації повідомлень. Саме завдяки роботі DNS ви можете не запам’ятовувати IP-адреса, а використовувати набагато простіший доменну адресу. Система DNS транслює символічне доменне ім’я комп’ютера в IP-адресу, знаходячи запис в розподіленої базі даних (що зберігається на тисячах комп’ютерах), що відповідає цьому доменному імені. Варто також відзначити, що сервери DNS в україномовній комп’ютерній літературі часто називають «серверами імен».
Сервери
Iмен кореневої зони
Хоча в світі налічуються тисячі серверів імен, на чолі всієї системи DNS стоять дев’ять серверів, названих серверами кореневої зони (root zone servers). Сервери кореневої зони отримали імена a.root_server.net, b.root_server.net і так далі аж до i.root_server.net. Перший з них – a.root_server.net – виступає в ролі первинного сервера імен Internet, керованого з інформаційного центру InterNIC, який реєструє всі домени, що входять в кілька доменів вищого рівня. Решта сервери імен по відношенню до нього вторинні, проте все зберігають копії одних і тих же файлів. Завдяки цьому будь-який з серверів кореневої зони може заміняти і підстраховувати інші.
На цих комп’ютерах розміщено інформацію про хост-комп’ютерах серверів імен, які обслуговують сім доменів вищого рівня: .com, .edu, .mil, .gov, .net, .org і спеціального .arpa . Будь-який з цих дев’яти серверів несе так же файл вищого рівня, як .uk (Великобританія), .de (Німеччина), .jp (Японія) і так далі.
Ієрархічна структура імен доменів Internet
У файлах кореневої зони містяться всі імена хост-комп’ютерів і IP-адреси серверів імен для кожного піддомену, що входить в домен вищого рівня. Іншими словами, кожен кореневий сервер має інформацію про всі доменах вищого рівня, а так само знає ім’я хост-комп’ютера і IP-адреса, щонайменше, одного сервера імен, що обслуговує кожен з вторинних доменів, що входять в будь-який домен вищого рівня. Для доменів іноземних держав в базі даних зберігаються відомості по серверам імен для кожної країни. Наприклад, в якомусь домені company.com файли кореневої зони для домену містять дані про сервер імен для будь-якої адреси, що закінчується на company.com.
Крім серверів імен кореневої зони існують локальні сервери імен, встановлені в доменах більш низького рівня. Локальний сервер імен кешируєт список хост-комп’ютерів, пошук яких він справляв останнім часом. Це усуває необхідність постійно звертатися в систему DNS з запитами про часто використовуваних хост-комп’ютерах. Крім того, локальні сервери імен є ітерціоннимі, а сервери кореневої зони – рекурсивними. Це означає, що локальний сервер імен буде повторювати процедуру запиту інформації про інших серверах імен до тих пір, поки не отримає відповіді.
Кореневі ж сервери Internet, що знаходяться на вершині структури DNS, навпаки, лише видають покажчики на домени наступного рівня. Дістатися до кінця ланцюжка і отримати необхідний IP-адреса – завдання локального сервера імен. Щоб розв’язати цю проблему, він повинен спуститися по ієрархічній структурі, послідовно запитуючи у локальних серверів імен покажчики на її нижчі рівні.
Категорії: Інтернет

0 коментарів

Залишити відповідь