Тема 5.1. Глобальные компьютерные сети

Тема 5.1. Глобальные компьютерные сети

 

План:

1. История и классификация глобальных сетей.

2. Структура Интернета

 

История и классификация глобальных сетей

 

История глобальных сетей. Основные понятия

 

 

В 1969 году по заданию Министерства обороны США были объединены в одну сеть несколько компьютеров оборонных и научно-исследовательских центров. Созданная сеть получила название ARPANET. Первоначальная цель ARPANET заключалась в том, чтобы дать возможность университетам США и сотрудникам Министерства обороны, участвующим в разработках оборонного характера, поддерживать связь по компьютерным сетям и совместно использовать вычислительные ресурсы мощных компьютеров, которые находились в разных точках страны. В рамках проекта проводились исследования по разработке способов поддержания устойчивой связи в случае ядерного нападения противника. Через несколько лет ARPANET вышла за рамки военных целей и стала активно использоваться учеными многих специальностей.

В 1971 году американский программист Рэй Томлинсон разрабатывает систему электронной почты. Он же предложил использовать значок @ («собака») в обозначениях e-meil-адресов для электронной корреспонденции. Вскоре появляются первые списки почтовой рассылки, новостные группы и доски объявлений.

В 1973 году к сети были подключены первые иностранные организации из Великобритании и Норвегии. Таким образом, ARPANET становится международной сетью.

К концу 70-х годов XX века был разработан целый ряд протоколов передачи данных.

 

 

Необходимость разработки протоколов была связана с тем, что в состав сети могли входить компьютеры различной архитектуры и с различными операционными системами. Протоколы позволяли стандартизировать процесс обмена данными между ними.

В 1983 году сеть ARPANET перешла с протокола NCP (который использовал передачу данных без гарантии доставки сообщения) на стек протоколов (То есть набор протоколов.) TCP/IP (Transmission Control Protocol/ Internet Protocol), которые применяются до сих пор. В это же время за сетью ARPANET закрепляется название «Internet».

В 1984 году была разработана система доменных имен (Domain Name System, DNS).

 

 

 

 

Пользователю гораздо легче запомнить, например, имя http:// www.yandex.ru, чем цифровой адрес 87.250.251.11.

В 1986 году была создана сеть NSFNET (the National Science Foundation NETwork — Сеть Национального научного фонда), которая имела гораздо большую пропускную способность, чем ARPANET. К NSFNET за год подключились около 10 тысяч компьютеров. Эта сеть была доступна только для зарегистрированных пользователей (в основном университетов). С этого времени название «Internet» начало постепенно переходить к этой сети. А в 1990 году ARPANET прекратила свое существование, полностью проиграв конкуренцию NSFNET.

В 1991 году стала публично доступной разработка Европейской физической лаборатории CERN — первая программа web- браузер, которая называлась Worldwideweb. В этом же году была опубликована предварительная версия описания протокола HTTP. В 1995 году служба World Wide Web (Всемирная паутина) стала основным поставщиком информации в Интернете и с 1996 года названия «World Wide Web» и «Интернет» стали фактически равноправными. Именно Всемирная паутина создала современный облик Интернета.

В 1995 году NSFNET была официально расформирована и вернулась к роли научно-исследовательской сети. В настоящее время на базе этой сети развивается проект «Internet2», обеспечивающий цифровую связь на больших скоростях (10 Гбит/с). К Internet2 подключены многие университеты по всему миру, в том числе МГУ им. М. В. Ломоносова.

 

Выделенный канал

  Выделенный канал — это канал передачи данных с фиксированной пропускной способностью, постоянно соединяющий двух абонентов.

Выделенные каналы обычно арендуются у телекоммуникационных компаний, которые владеют каналами дальней связи, а также у телефонных компаний, которые сдают их в аренду в пределах города или региона. Обычно выделенные каналы применяются для организации ответственных связей между крупными локальными сетями, так как эти услуги гарантируют стабильную скорость связи.

 

Структура Интернета

 

Интернет имеет децентрализованную структуру. Это значит, что не существует центрального управляющего органа, следящего за размещаемой в Интернете информацией. Такая структура позволяет поддерживать неограниченное количество пользователей. Однако все подключенные к Интернету сети должны удовлетворять стандартам, которые утверждаются несколькими добровольными организациями. Например, Совет по архитектуре Интернета рассматривает и утверждает протоколы передачи данных. Союз Интернета осуществляет координацию между различными контролирующими органами Интернета, провайдерами услуг и пользователями.

Отсутствие централизации обеспечивает высокую надежность, так как при выходе из строя части компьютеров и линий связи сеть будет продолжать функционировать.

Подключение пользователей к Интернету осуществляется организациями, которые называются провайдерами услуг доступа к среде Интернет (рис. 4.6).

 

Вся информация в Интернете предоставляется с помощью программ-серверов. Серверы делятся на несколько видов, в зависимости от типа услуги, которая предоставляется пользователям: web -серверы предоставляют доступ к информации в виде web-страниц, файловые серверы обеспечивают доступ пользователей к файлам, почтовые серверы выполняют обмен почтовыми сообщениями, игровые серверы служат для одновременной игры нескольких пользователей и др.

 

Сетевая модель DoD

 

Как уже говорилось ранее, для Интернета был разработан ряд протоколов, которые определяют правила представления и передачи данных. Все эти протоколы взаимодействуют и разрабатывались в рамках сетевой модели DoD, содержащей четыре уровня.

4-й уровень (нижний) — протоколы уровня сетевого доступа. Протоколы этого уровня должны обеспечивать работу отдельных глобальных и локальных сетей, включая физическую доставку данных к сетевым устройствам. К протоколам этого уровня относятся протоколы соединений «точка-точка» SLIP, а также протоколы территориальных сетей с коммутацией пакетов Х.25, сетевые технологии Ethernet и другие. Стек протоколов TCP/IP не предусматривает протоколов на этом уровне, поскольку не должен зависеть от оборудования.

3-й уровень — уровень межсетевого взаимодействия. Этот уровень обеспечивает возможность перемещения пакетов между сетями с использованием оптимального маршрута. Основным протоколом этого уровня является протокол IP. Протокол IP хорошо работает в сетях самых различных топологий, однако, как уже было сказано, он не гарантирует доставку пакетов до узла назначения.

2-й уровень — транспортный уровень. Основными протоколами этого уровня являются протоколы TCP и UDP. Речь о протоколе TCP шла в параграфе 4.2.1. Протокол UDP — это транспортный протокол для передачи данных в сетях IP без установления соединения. В отличие от TCP протокол UDP не гарантирует доставку пакета. Это позволяет ему гораздо быстрее и эффективнее доставлять данные для приложений, которым требуется большая пропускная способность линий связи либо требуется малое время доставки данных.

1-й уровень — прикладной. Протоколы этого уровня стандартизуют представление данных, обрабатывают данные пользователей и осуществляют управление обменом данными между различными приложениями. Этот уровень протоколов постоянно расширяется.

 

Сетевая модель DoD