Реферат на тему: Сеть интернет

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Реферат

на тему: "Сеть Интернет"

по дисциплине "Устройства связи и вычислительных систем"

г. Владивосток, 2012

Интернет - глобальная компьютерная сеть, объединяющая миллионы компьютеров и локальных сетей по всему миру. Фактически, Интернет состоит из множества локальных и глобальных сетей, принадлежащих различным компаниям и предприятиям, работающих по самым разнообразным протоколам, связанных между собой различными линиями связи, физически передающих данные по телефонным проводам, оптоволокну, через спутники и радиомодемы.

Каждый компьютер в Интернет имеет свой уникальный адрес. В протоколе TCP/IP каждый компьютер адресуется четырьмя отделяемыми друг от друга точками десятичными числами, каждое из которых может иметь значение от 1 до 255. Адрес компьютера выглядит следующим образом: 19.226.192.108. Такой адрес называется IP-адресом. Этот номер может быть постоянно закреплен за компьютером или же присваиваться динамически - в тот момент, когда пользователь соединился с провайдером, но в любой момент времени в Интернет не существует двух компьютеров с одинаковыми IP-адресами.

Данные в Интернет пересылаются не целыми файлами, а небольшими блоками, которые называются пакетами. Каждый пакет содержит в себе адреса компьютеров отправителя и получателя, передаваемые данные и порядковый номер пакета в общем потоке данных. Благодаря тому, что каждый пакет содержит все необходимые данные, он может доставляться независимо от других, и довольно часто случается так, что пакеты добираются до места назначения разными путями. А компьютер-получатель затем выбирает из пакетов данные и собирает из них тот файл, который был заказан.

Для идентификации служб используются порты. Порт - это число, которое добавляется к адресу компьютера, которое указывает на программу, для которой данные предназначены. Каждой программе, запущенной на компьютере, соответствует определенный порт, и она реагирует только на те пакеты, которые этому порту адресованы. Существует большое количество стандартных портов, соответствующих определенным службам, например, 21 - FTP; 23 - telnet; 25 - SMTP; 80 - HTTP; 110 - POP3; 70 - Gopher и т.д.

В Интернет используются не просто доменные имена, а универсальные указатели ресурсов URL (Universal Resource Locator).включает в себя:

 метод доступа к ресурсу, т.е. протокол доступа (http, gopher, WAIS, ftp, file, telnet и др.);

 сетевой адрес ресурса (имя хост-машины и домена);

 полный путь к файлу на сервере.

Для того, чтобы маршрутизаторы могли определять куда направлять каждый конкретный пакет информации, передаваемый по сети, в заголовке каждого пакета обязательно указывается адрес отправителя и адрес получателя пакета.

Адреcация в сети Интернет организована очень просто. Каждой точке подключения любого устройства к сети (интерфейсу), присваивается уникальный номер, который и называют - IP-адресом.

Необходимо подчеркнуть, что IP-адрес присваивается не устройству (компьютеру или маршрутизатору), а именно интерфейсу, поскольку многие устройства могут иметь несколько точек подключения к сети, а следовательно и несколько различных IP-адресов.

Компьютеры и маршрутизаторы "знают" свои IP-адреса, и адреса своих "соседей в сети", а маршрутизаторы еще и могут определять с помощью таблиц маршрутизации, куда направлять пакеты со всеми прочими IP-адресами.

Для программно-аппаратных устройств IP-адрес это просто целое число для хранения которого выделяется ровно 4 байта памяти. Т.е. число в диапазоне от 0 до 4294967295. Человеку запоминать такие громоздкие числа сложно.

Поэтому для наглядности, IP-адрес записывается в виде последовательность четырех чисел разделенных точками в диапазоне от 0.0.0.0 до 255.255.255.255. Каждое из этих четырех чисел соответствует значению отдельно каждого байта из тех четырех, в котором хранится все число.

Для обеспечения правильности работы маршрутизаторов и коммутаторов в сети, IP-адреса распределяются между интерфейсами не произвольно, а, как правило, группами, называемыми сетями или подсетями. Причем IP-адреса могут группироваться в сети и подсети только по строго определенным правилам.

Количество IP-адресов (размер) в любой подсети всегда должно быть кратно степени числа 2. То есть - 4, 8, 16, 32 и т.д.

Других размеров подсетей быть не может.

Причем, первым адресом подсети должен быть такой адрес, последнее (из четырех) чисел которого должно делиться без остатка на размер сети.

При использовании любой IP-сети нужно всегда помнить, что первый и последний адреса подсети - служебные и использовать их в качестве IP-адресов интерфейсов нельзя.

Для сокращения и упрощения описания подсетей, существует понятие "маска подсети". Маска указывает на размер подсети и может быть описана двумя вариантами записи - коротким и длинным.

Например, описать подсеть, размером 4 адреса, начинающейся с адреса 80.255.147.32 с помощью маски можно следующими вариантами:

Короткий - 80.255.147.32/30

Длинный - сеть 80.255.147.32, маска 255.255.255.252

Не вдаваясь в особенности двоичной арифметики, подробно объяснить - что такое маска довольно сложно, но знакомые с бинарной математикой могут разобраться в этом сами, а для большинства - это не суть важно.

К сожалению, общее количество возможных IP-адресов ограничено. Во времена создания сети Интернет и разработки основных протоколов ее работы никто и подумать не мог, что более чем 4 миллиардов допустимых адресов может быть мало. Но с развитием сети Интернет этого количества уже давно не хватает. Поэтому предпринимаются различные меры для жесткой экономии IP-адресов.

Одним из способов экономии является разделение всего пула адресов на так называемые приватные или "серые" и реальные или "белые" IP-адреса.

В Интернет-сообществе существует договоренность, что часть адресов разрешено использовать только для устройств, работающих в локальных IP-сетях, не имеющих выхода в глобальную сеть Интернет. Эти IP-адреса принято называть приватными или "серыми".

Вот полный перечень возможных "серых" адресов:

.168.0.0 - 192.168.255.255 или 192.168.0.0/16

.16.0.0 - 172.31.255.255 или 172.16.0.0/12

.0.0.0 - 10.255.255.255 или 10.0.0.0/8

Все остальные IP-адреса называют реальными или "белыми".

Для того, чтобы пакеты с "серыми" адресами в заголовке не попадали в глобальный Интернет, на устройствах, установленных на границах локальных и глобальной сетей (т. н. "граничных маршрутизаторах") такие пакеты просто отфильтровываются. Поэтому, в разных локальных сетях могут работать устройства с одним и тем же "серым" IP-адресом и друг другу они "мешать не будут".сервис.

Существует механизм, позволяющий устройствам с "серыми" адресами из локальных сетей все-таки получать доступ к информации из глобальной сети. Для этого на граничном маршрутизаторе устанавливаются программы, реализующие т. н. NAT-сервис.

Граничный маршрутизатор, как правило, имеет минимум два интерфейса один из который "смотрит" в локальную сеть с "серым" адресом, а другой, с "белым" адресом "смотрит" в глобальную сеть.

Суть работы NAT-сервиса заключается в следующем. Получив от устройства с "серым" адресом пакет с запросом на получение информации из глобальной сети, маршрутизатор запоминает, от какого "серого" адреса пришел запрос и заменяет в заголовке пакета "серый" адрес на свой "белый", а затем отправляет его в глобальную сеть. Получив из глобальной сети ответ, маршрутизатор определяет - для какого "серого" адреса пришла эта информация, заменяет в пакете свой "белый" адрес на "серый" адрес локального устройства и передает ему этот пакет.

При использовании NAT-сервиса пользователь компьютера с "серым" адресом может получить по своим запросам полный доступ к любым ресурсам глобальной сети. т.е. как Клиент получает любую информацию от Серверов в сети.

А вот Сервер, с "серым" IP-адресом "из-за NAT'а" работать не будет (Вообще-то, это не совсем точно. Существует механизм т. н. "обратного NATа", с помощью которого можно обеспечить доступ из глобальной сети к серверам (MAIL, WWW, FTP и др.) клиента работающим под "серым" адресом, но это требует не тривиальной настройки маршрутизатора клиента и далеко не каждый маршрутизатор это умеет делать), так как из глобальной сети получить доступ к этому компьютеру просто не удастся.

Применение NAT-сервиса целесообразно для домашних подключений частных лиц и небольших организаций, которые не имеют своих информационных ресурсов.

При подключении к Интернет одного компьютера обычно используют один из двух несколько различных вариантов подключения: с выделением подсети из четырех "белых" IP-адресов ("связной четверки") или с выделением одного IP-адреса.

Первый вариант применяется обычно в случае подключения к сети по выделенным каналам связи т. н. "корпоративных клиентов" - организаций, которые в дальнейшем предполагают подключать к сети более одного компьютера. Схема такого включения приведена на Рис. 2

Рис. 2

Для пользователей - частных лиц, которые редко подключают к сети более одного компьютера, провайдеры чаще используют второй вариант - схему, приведенную на Рис. 3. Эта принципиальная схема позволяет выделять клиентам как статические, так и динамические IP-адреса.

Рис. 3

По такой схеме как правило подключаются клиенты т. н. "кампусных сетей", сетей FTTx и клиенты, подключающиеся на сеанс связи - DialUP и по технологии ADSL.

Необходимо подчеркнуть, что здесь приведены максимально упрощенные принципиальные схемы подключения - для понимания общего принципа организации связи. Реальные схемы обычно значительно сложнее.

Подключение нескольких компьютеров с одним "белым" IP-адресом

Если клиенту необходимо подключить несколько обычных компьютеров (рабочих станций) к сети Интернет, то можно использовать схему, представленную на Рис 4. Она фактически является объединением схемы Рис. 1 со схемой Рис. 2 или Рис. 3 с помощью клиентского маршрутизатора.

Рис. 4

Причем маршрутизатор должен уметь использовать NAT-сервис - механизм, который делает прямое и обратное преобразование "серых" IP-адресов локальной сети клиента (на схеме - сеть: 192.168.1.0/24) в один "белый" IP-адрес, под которым в Интернет "представляются" все компьютеры локальной сети клиента (на схеме - сеть: 80.255.255.0/30). Такая схема оптимальна для домашней сети из 2-4 компьютеров или для небольших офисов компаний, в которых используются только обычные рабочие станции. Достоинства этой схемы - экономия "белых" IP-адресов, независимость от провайдера (с ним не нужно согласовывать ни использование такой схемы, ни количество рабочих станций в ней). Количество одновременно работающих компьютеров, подключенных по этой схеме, может быт очень большое и оно зависит только от производительности маршрутизатора и "ширины" (пропускной способности) канала связи.

. Подключения с использованием только "белых" IP-адресов.

На Рис. 5 приведена наиболее простая (для клиента сети) схема организации связи с использованием только "белых".

Рис. 5

Однако, провайдеры соглашаются на нее крайне неохотно, так как эта схема требует чтобы ВСЕ устройства сети клиента имели "белые" адреса, что приводит к их неэкономичному использованию. Кроме того, маршрутизацией всех IP-пакетов передаваемых/принимаемых в Интернет приходится заниматься маршрутизатору провайдера. Применение этой схемы допустимо в случаях, когда клиент сети предполагает подключение небольшого количества компьютеров (от 2 до 13), причем часть из них предполагается использовать в качестве Серверов.

Доступ в Интернет обычно получают через поставщиков услуг (service provider). Поставщики эти продают различные виды услуг, каждый из них имеет свои преимущества и недостатки. Критериями оценки выбора того или иного провайдера могут служить цены, количество клиентов, характеристики внешних каналов, наличие дополнительных услуг (таких, как Callback - обратный вызов, когда вы дозваниваетесь С помощью модема к провайдеру и инициируете обратный звонок. После этого за время соединения вы не оплачиваете стоимость исходящих телефонных звонков).

Наиболее распространенным способом подключения к сети Интернет для частных пользователей является Dial-Up, то есть подключение по публичной телефонной сети с использованием модема.

Доступ в Интернет может быть организован в публичных библиотеках, общественных учреждениях. Сейчас любой желающий может получить полный доступ в Интернет за умеренную плату в многочисленных Интернет-кафе.

На предприятиях и в учреждениях обычно используют постоянное, или выделенное, подключение к Интернету. Локальная сеть организации через шлюз подключена кабельным соединением непосредственно к узлу провайдера. В этом случае соединение с Сетью есть всегда и нет необходимости занимать телефонную линию для дозвонки до провайдера. Выделенное подключение имеет обычно и большую пропускную способность, так как отсутствуют помехи, свойственные телефонным сетям, и значительно более устойчиво.

Подобно тому, как коммерческие интернет-провайдеры соединяются посредством точек обмена трафиком, исследовательские сети объединяются в свои подсети, такие как:

National LambdaRail

Abilene Network

GEANT

GLORIAD

В России наиболее известен проект "А́билин" - высокоскоростная экспериментальная сеть, созданная и поддерживаемая американским консорциумом "Интернет2". Сам консорциум является некоммерческой организацией и занимается разработкой передовых приложений и сетевых технологий. Его сеть Абилин уже объединяет более 230 американских университетов, научных центров и других учреждений. Особенностью сети Абилин является высокая скорость передачи данных, теоретически она может достигать 10 Гбит/с (OC-192c), реально скорость составляет порядка 6-8 Гбит/с.

Дальнейшее совершенствование общедоступной сети Интернет многие связывают с внедрением концепции семантической паутины, что позволило бы людям и компьютерам более эффективно взаимодействовать в процессе создания, классификации и обработки информации.