Как работает интернет-провайдер? Как передаётся информация в интернете
Интернет - это целый мир. Этот мир состоит из миллиардов узлов, соединенных между собой линиями связи - это и есть сеть. Некоторые линии связи тонкие, они соединяют несколько узлов, например несколько компьютеров в здании, или несколько зданий в локальную сеть, некоторые средние - они соединяют одни подсети с другими подсетями, например несколько локальных сетей в пределах города, некоторые - очень толстые, магистрали, они соединяют целые сегменты сети, города, страны, и даже целые материки.
Для того, чтобы разобраться во всех этих миллиардах связей, чтобы понять, кому и что отправлять, давно, еще за тысячи лет до интернета, придумали такую вещь, как маршрутизация.
Что такое маршрутизация?
Маршрутизация - это принцип, определяющий кому передать то или иное сообщение. Он довольно прост: если ты видишь получателя - передай сообщение ему, если не видишь, но знаешь того, кто видит - передай сообщение ему, если не видишь и не знаешь того, кто видит - передай сообщение узлу уровнем выше, дефолтному шлюзу, может быть он сумеет найти получателя.
Таблица маршрутизации - список узлов, которые ты видишь, а также узлов, известных тебе, которые видят кого-то еще. Также в таблицу маршрутизации входит адрес вышестоящего узла - шлюза по умолчанию, на случай если ты не будешь знать, кому еще передать сообщение.
Сообщений на узлах скапливается много, поэтому их упаковывают в контейнеры, и отправляют сразу по много штук. В сети такие контейнеры - протоколы, пакеты же - мельчайшие единицы информации, атомы, с которыми эти протоколы работают. В реале - это транспортные контейнеры размером с трейлер, а пакеты - мешки с письмами.
Узел - любое устройство, подключенное к сети, имеющее заполненную таблицу маршрутизации, т.е. имеющее возможность участвовать в пересылке сообщений. Это не только серверы, аппаратные маршрутизаторы, но и даже твой компьютер.
Отправители и адресаты же - конкретные приложения, работающие на твоем и других компьютерах, за которыми закреплены определенные номера портов. Именно по номерам портов и идет идентификация отправителей и получателей, номера портов - это адреса отправителей и получателей
Представь, что тебе надо отправить письмо в другую страну. Письмо - это сообщение.
Ты пишешь его, опускаешь в почтовый ящик, его забирает почтальон, доставляет на почту. На почту поступают письма от всех жителей района, все они сваливаются в одну большую кучу, и разбираются сортировщиками. Сортировщики - те, кто проверяет письма по таблице маршрутизации.
Сортировщики, ориентируясь на индекс, разбирают кучу на две части: локальные сообщения и внешние.
Локальные - предназначенные жителям того же района, почтовое отделение знает, где находятся получатели. Это так называемый localhost. Позже эти сообщения еще раз разбираются по домам: каждый дом обслуживает свой почтальон, он просто берет пачку писем для своих домов и разносит по адресам.
Внешние - почтовое отделение не знает, где находятся получатели, поэтому отправляется эти сообщения машиной на дефолтный шлюз почтового отделения, городской почтовый узел, где они точно также все складываются в одну кучу, которую точно такие же сортировщики разбирают на те же две кучи: локальные сообщения и внешние.
Локальные сообщения позже делят на несколько кучек - по одной на каждое почтовое отделение города, их заберут машины этих почтовых отделений, когда доставят новую порцию исходящих писем. Несколько локальных кучек - городской почтовый узел знает тех, кто знает, где находятся получатели - другие городские почтовые отделения.
Внешние - на две больших группы: сообщения для тех городов, с которыми у этого города налажено регулярное почтовое сообщение - эти сообщения отправляются непосредственно в город, где живет получатель. Все остальные сообщения - их неизвестно куда отправить, поэтому они отправляются на дефолтный шлюз городского почтового отделения - в главпочтамп, в Москву.
В Москве - центральный сортировочный узел, который имеет связь не только с другими городами и областями, но и с другими странами. Поэтому там письма сортируются на гораздо большее количество кучек, и каждая отправляется в свою сторону.
Москва также - пограничный шлюз, шлюз между двумя разными сетями, например локальной сетью и городской, или между медью и оптикой, или между городами или материками, в реале - между разными странами.
На пограничных шлюзах, помимо маршрутизации, осуществляется также конвертация сообщений - преобразование их из одного вида в другой, например из электричества в свет, или меняется адресация подсети, сам формат адресов или же просто смена номера подсети, в реале - проставляется международный штемпель. Также на пограничных шлюзах может идти перепаковка сообщений из одного контейнера в другой, например вместо автомобилей - погрузка на поезд, корабль, или самолет.
Таким вот образом сообщение попадает на другой пограничный шлюз - центральное почтовое отделение страны назначения, откуда, сверяясь по индексам на конверте, отправляется в городское отделение города назначения, откуда переправляется в отделение с указанным индексом (читай - на компьютер получателя), откуда уже почтальон доставляет его непосредственно получателю - передается в конкретный порт, который слушает приложение, которому предназначено это сообщение.
То есть в узком смысле - это глобальное сообщество малых и больших сетей. В более широком смысле - это глобальное информационное пространство, хранящее огромное количество информации на миллионах компьютеров, которые обмениваются данными.
В 1969 году, когда был создан Интернет, эта сеть объединяла всего лишь четыре хост-компьютера, а сегодня их число измеряется десятками миллионов. Каждый компьютер, подключенный к Интернету, - это часть Сети.
Для того чтобы начать с наиболее привычной всем схемы, рассмотрим, как подключается к Интернету домашний компьютер, и проследим, по каким каналам путешествует информация, передаваемая и принимаемая нами из Сети. Если вы выходите в Интернет с домашнего компьютера, то, скорее всего, используете модемное подключение (рис. 1).
В принципе, соединение с провайдером может идти по различным каналам: по телефонной линии, по выделенной линии, на основе беспроводной или спутниковой связи, по сети кабельного телевидения или даже по силовым линиям - все эти альтернативные варианты показаны на рис. 1 .
Чаще всего это так называемое временное (сеансовое) соединение по телефонной линии. Вы набираете один из телефонных номеров, который предоставил вам провайдер, и дозваниваетесь на один из его модемов. На рис. 1 показан набор модемов провайдера, так называемый модемный пул. После того как вы соединились с вашим ISP (Internet Service Provider)-провайдером, вы становитесь частью сети данного ISP. Провайдер предоставляет своим пользователям различные сервисы, электронную почту, Usenet и т.д.
Каждый провайдер имеет свою магистральную сеть, или бэкбоун . На рис. 1 мы условно изобразили магистральную сеть некоего провайдера ISP-A. Его магистральная сеть показана зеленым цветом.
Обычно ISP-провайдеры - это крупные компании, которые в ряде регионов имеют так называемые точки присутствия (POP, Point of Presence), где происходит подключение локальных пользователей.
Обычно крупный провайдер имеет точки присутствия (POP) в нескольких крупных городах. В каждом городе находятся аналогичные модемные пулы, на которые звонят локальные клиенты этого ISP в данном городе. Провайдер может арендовать волоконно-оптические линии у телефонной компании для соединения всех своих точек присутствия (POP), а может протянуть свои собственные волоконно-оптические линии. Крупнейшие коммуникационные компаний имеют собственные высокопропускные каналы. На рис. 1 мы показали опорные сети двух Интернет-провайдеров. Очевидно, что все клиенты провайдера ISP-А могут взаимодействовать между собой по собственной сети, а все клиенты компании ISP-В - по своей, но при отсутствии связи между сетями ISP-A и ISP-B клиенты компании «A» и клиенты компании «В» не могут связаться друг с другом. Для реализации данной услуги компании «A» и «B» договариваются подключиться к так называемым точкам доступа (NAP - Network Access Points) в разных городах, и трафик между двумя компаниями течет по сетям через NAP. На рис. 1 показаны магистральные сети только двух ISP-провайдеров. Аналогично организуется подключение к другим магистральным сетям, в результате чего образуется объединение множества сетей высокого уровня.
В Интернете действуют сотни крупных Интернет-провайдеров, их магистральные сети связаны через NAP в различных городах, и миллиарды байтов данных текут по разным сетям через NAP-узлы.
Если вы пользуетесь Интернетом в офисе, то, скорее всего, вы подключены к локальной сети (LAN - Local Area Network). В этом случае рассмотренная нами схема несколько видоизменяется (рис. 2). Сеть организации обычно отделена от внешнего мира определенной службой защиты информации, которая на нашей схеме условно показана в виде кирпичной стены. Варианты подключения к провайдеру могут быть различными, хотя чаще всего это выделенная линия.
Поскольку невозможно схематически отразить всю совокупность сетей Интернета, ее часто изображают в виде размытого облака, выделяя в нем лишь основные элементы: маршрутизаторы, точки присутствия (POP) и места доступа (NAP).
Скорость передачи информации на различных участках Сети существенно различается. Магистральные линии, или бэкбоуны, связывают все регионы мира (рис. 5) - это высокоскоростные каналы, построенные на основе волоконно-оптических кабелей. Кабели обозначаются OC (optical carrier), например OC-3, OC-12 или OC-48. Так, линия OC-3 может передавать 155 Мбит/с, а OC-48 - 2488 Мбит/с (2,488 Гбит/с). В то же время получение информации на домашний компьютер с модемным подключением 56 K происходит со скоростью всего 56 000 бит/с.
Как происходит передача информации в Интернете
Маршрутизаторы
Как же происходит передача информации по всем этим многочисленным каналам? Как сообщение может быть доставлено с одного компьютера на другой через весь мир, пройдя несколько различных сетей за долю секунды? Для того чтобы объяснить этот процесс, необходимо ввести несколько понятий и прежде всего рассказать о работе маршрутизаторов. Доставка информации по нужному адресу невозможна без маршрутизаторов, определяющих, по какому маршруту передавать информацию. Маршрутизатор - это устройство, которое работает с несколькими каналами, направляя в выбранный канал очередной блок данных. Выбор канала осуществляется по адресу, указанному в заголовке поступившего сообщения.
Таким образом, маршрутизатор выполняет две различные, но взаимосвязанные функции. Во-первых, он направляет информацию по свободным каналам, предотвращая «закупорку» узких мест в Сети; во-вторых, проверяет, что информация следует в нужном направлении. При объединении двух сетей маршрутизатор включается в обе сети, пропуская информацию из одной в другую, и в некоторых случаях осуществляет перевод данных из одного протокола в другой, при этом защищая сети от лишнего трафика. Эту функцию маршрутизаторов можно сравнить с работой патрульной службы, которая с вертолета ведет наблюдение за движением в городе, контролирует общую ситуацию с поломками и заторами на дорогах и сообщает о наиболее загруженных участках трассы, чтобы водители выбирали оптимальный маршрут и не попадали в пробки.
Протоколы Интернета
ерейдем теперь к рассмотрению способов передачи информации в Интернете. Для этого необходимо ввести такое понятие, как протокол. В широком смысле протокол - это заранее оговоренное правило (стандарт), по которому тот, кто хочет использовать определенный сервис, взаимодействует с последним. Применительно к Интернету протокол - это правило передачи информации в Сети.
Следует различать два типа протоколов: базовые и прикладные. Базовые протоколы отвечают за физическую пересылку сообщений между компьютерами в сети Интернет. Это протоколы IP и TCP. Прикладными называют протоколы более высокого уровня, они отвечают за функционирование специализированных служб. Например, протокол http служит для передачи гипертекстовых сообщений, протокол ftp - для передачи файлов, SMTP - для передачи электронной почты и т.д.
Набор протоколов разных уровней, работающих одновременно, называют стеком протоколов. Каждый нижележащий уровень стека протоколов имеет свою систему правил и предоставляет сервис для вышележащих.
Такое взаимодействие можно сравнить со схемой пересылки обычного письма. Например, директор фирмы «А» пишет письмо и отдает его секретарю. Секретарь помещает письмо в конверт, надписывает адрес и относит конверт на почту. Почта доставляет письмо в почтовое отделение. Почтовое отделение связи доставляет письмо получателю - секретарю директора фирмы «B». Секретарь распечатывает конверт и передает письмо директору фирмы «В». Информация (письмо) передается с верхнего уровня на нижний, обрастая на каждой стадии дополнительной служебной информацией (пакет, адрес на конверте, почтовый индекс, контейнер с корреспонденцией и т.д.), которая не имеет отношения к тексту письма.
Нижний уровень - это уровень почтового транспорта, которым письмо перевозится в пункт назначения. В пункте назначения происходит обратный процесс: корреспонденция извлекается, считывается адрес, почтальон несет конверт секретарю фирмы «B», который достает письмо, определяет его срочность, важность и в зависимости от этого передает информацию выше. Директора фирм «А» и «Б», передавая друг другу информацию, не заботятся о проблемах пересылки этой информации, подобно тому как секретаря не волнует, как доставляется почта.
Аналогично каждый протокол в стеке протоколов выполняет свою функцию, не заботясь о функциях протокола другого уровня.
На нижнем уровне, то есть на уровне TCP/IP , используется два основных протокола: IP (Internet Protocol - протокол Интернета) и ТСР (Transmission Control Protocol - протокол управления передачей).
Архитектура протоколов TCP/IP предназначена для объединенной сети. Интернет состоит из разнородных подсетей, соединенных друг с другом шлюзами. В качестве подсетей могут выступать разные локальные сети (Token Ring, Ethernet и т.п.), различные национальные, региональные и глобальные сети. К этим сетям могут подключаться машины разных типов. Каждая из подсетей работает в соответствии со своими принципами и типом связи. При этом каждая подсеть может принять пакет информации и доставить его по указанному адресу. Таким образом, требуется, чтобы каждая подсеть имела некий сквозной протокол для передачи сообщений между двумя внешними сетями.
Разобраться в работе протоколов поможет схема на рис. 6 . Предположим, имеется некое послание, отправляемое по электронной почте. Передача почты осуществляется по прикладному протоколу SMTP, который опирается на протоколы TCP/IP. Согласно протоколу TCP, отправляемые данные разбиваются на небольшие пакеты фиксированной структуры и длины, маркирующиеся таким образом, чтобы при получении данные можно было бы собрать в правильной последовательности.
Обычно длина одного пакета не превышает 1500 байт. Поэтому одно электронное письмо может состоять из нескольких сотен таких пакетов. Малая длина пакета не приводит к блокировке линий связи и не позволяет отдельным пользователям надолго захватывать канал связи.
К каждому полученному TCP-пакету протокол IP добавляет информацию, по которой можно определить адреса отправителя и получателя. На рис. 6 это представлено как помещение адреса на конверт. Для каждого поступающего пакета маршрутизатор, через который проходит какой-либо пакет, по данным IP-адреса определяет, кому из ближайших соседей необходимо переслать данный пакет, чтобы он быстрее оказался у получателя, - то есть принимает решение об оптимальном пути следования очередного пакета. При этом географически самый короткий путь не всегда оказывается оптимальным (быстрый канал на другой континент может быть лучше медленного в соседний город). Очевидно, что скорость и пути прохождения разных пакетов могут быть различными.
Таким образом, протокол IP осуществляет перемещение данных в сети, а протокол TCP обеспечивает надежную доставку данных, используя систему кодов, исправляющих ошибки. Причем два сетевых сервера могут одновременно передавать в обе стороны по одной линии множество TCP-пакетов от различных клиентов.
Некоторые начинающие пользователи думают, что связь по Интернету похожа на телефонную. Хочется еще раз подчеркнуть основное различие передачи информации по телефонной сети и по Интернету: когда вы звоните по телефону кому-нибудь в другой регион страны или даже на другой континент, телефонная система устанавливает канал между вашим телефоном и тем, на который вы звоните. Канал может состоять из десятков участков: медные провода, волоконно-оптические линии, беспроводные участки, спутниковая связь и т.д. Эти участки неизменны на протяжении всего сеанса связи. Это означает, что линия между вами и тем, кому вы звоните, постоянна в течение всего разговора, поэтому повреждения на любом участке данной линии, например обрыв проводов в бурю, способны прервать ваш разговор.
При этом, если соединение нормальное, значит выделенная вам часть сети для других уже не доступна. Речь идет о сети с коммутацией каналов. Интернет же является сетью с коммутацией пакетов, а это совсем другая история. Процесс пересылки электронной почты принципиально иной.
Как уже было отмечено, Интернет-данные в любой форме (будь то электронное послание, Web-страница или скачиваемый файл) путешествуют в виде группы пакетов. Каждый пакет посылается на место назначения по оптимальному из доступных путей. Поэтому даже если какой-то участок Сети окажется нарушенным, то это не повлияет на доставку пакета, который будет направлен по альтернативному пути. Таким образом, во время доставки данных нет необходимости в фиксированной линии связи между двумя пользователями. Принцип пакетной коммутации обеспечивает основное преимущество Интернета - надежность. Сеть может распределять нагрузку по различным участкам за тысячные доли секунды. Если какой-то участок оборудования сети поврежден, пакет может обойти это место и пройти по другому пути, обеспечив доставку всего послания .
Адресация в Интернете
ы уже упоминали IP-адрес, теперь расскажем о нем подробнее. Каждому компьютеру, подключенному к Интернету, присваивается идентификационный номер, который называется IP-адресом.
Но если вы осуществляете сеансовое подключение (то есть подключаетесь на время сеанса выхода в Интернет), то IP-адрес вам выделяется только на время этого сеанса. Присвоение адреса на время сеанса связи называется динамическим распределением IP-адресов. Оно удобно для ISP-провайдера, поскольку в тот период времени, пока вы не выходите в Интернет, IP-адрес, который вы получали, может быть выделен другому пользователю. Этот IP-адрес является уникальным только на время вашей сессии - в следующий раз, когда вы будете выходить в Интернет через своего провайдера, IP-адрес может быть другим. Таким образом, Интернет-провайдер должен иметь по одному IP-адресу на каждый обслуживаемый им модем, а не на каждого клиента, которых может быть намного больше.
IP-адрес имеет формат xxx.xxx.xxx.xxx, где xxx - числа от 0 до 255. Рассмотрим типичный IP-адрес: 193. 27.61.137.
Для облегчения запоминания IP-адрес обычно выражают рядом чисел в десятичной системе счисления, разделенных точками. Но компьютеры хранят его в бинарной форме. Например, тот же IP-адрес в двоичном коде будет выглядеть так:
11000001.00011011.00111101.10001001.
Четыре числа в IP-адресе называются октетами, поскольку в каждом из них при двоичном представлении имеется восемь разрядов: 4×8=32. Так как каждая из восьми позиций может иметь два различных состояния: 1 или 0, общий объем возможных комбинаций составляет 28, или 256, то есть каждый октет может принимать значения от 0 до 255. Комбинация четырех октетов дает 232 значений, то есть примерно 4,3 млрд. комбинаций, за исключением некоторых зарезервированных адресов.
Октеты служат не только для того, чтобы разделять числа, но и выполняют другие функции. Октеты можно распределить на две секции: Net и Host. Net-секция используется для того, чтобы определить сеть, к которой принадлежит компьютер. Host, который иногда называют узлом, определяет конкретный компьютер в сети.
Эта система аналогична системе, используемой в обычной почте, когда одна часть адреса определяет улицу, а вторая - конкретный дом на этой улице.
На ранней стадии своего развития Интернет состоял из небольшого количества компьютеров, объединенных модемами и телефонными линиями. Тогда пользователи могли установить соединение с компьютером, набрав цифровой адрес, например 163. 25.51.132. Это было удобно, пока сеть состояла из нескольких компьютеров. По мере увеличения их количества, учитывая тот факт, что текстовое имя всегда удобнее для запоминания, чем цифровое, постепенно цифровые имена стали заменять на текстовые.
Возникла проблема автоматизации данного процесса, и в 1983 году в Висконсинском университете США (University of Wisconsin) была создана так называемая DNS (Domain Name System)-система, которая автоматически устанавливала соответствие между текстовыми именами и IP-адресами. Вместо чисел была предложена ставшая сегодня для нас привычной запись типа http://www.myhobby.narod.ru/ .
Подобным образом осуществляется сортировка обычной почты. Люди привыкли ориентироваться по географическим адресам, например: «Москва, ул. Рылеева, д. 3, кв. 10», в то время как автомат на почте быстро сортирует почту по индексу.
Таким образом, при пересылке информации компьютеры используют цифровые адреса, люди - буквенные, а DNS-сервер служит своеобразным переводчиком.
Прежде чем переходить к описанию работы DNS-серверов, следует сказать несколько слов о структуре доменных имен.
Доменные имена
огда вы обращаетесь на Web или посылаете e-mail, вы используете доменное имя. Например, адрес http://www.microsoft.com/ содержит доменное имя microsoft.com. Аналогично e-mail-адрес [email protected] содержит доменное имя aha.ru.
В доменной системе имен реализуется принцип назначения имен с определением ответственности за их подмножество соответствующих сетевых групп.
И если каждая группа придерживается этого простого правила и всегда получает подтверждение, что имена, которые она присваивает, единственны среди множества ее непосредственных подчиненных, то никакие две системы, где бы те ни находились в сети Интернет, не смогут получить одинаковые имена.
Так же уникальны адреса, указываемые на конвертах при доставке писем обычной почтой. Таким образом, адрес на основе географических и административных названий однозначно определяет точку назначения.
Домены тоже имеют аналогичную иерархию. В именах домены отделяются друг от друга точками: companya.msk.ru, companyb.spb.ru. В имени может быть различное количество доменов, но обычно их не больше пяти. По мере движения по доменам в имени слева направо, количество имен, входящих в соответствующую группу, возрастает.
Каждый раз, когда вы используете доменное имя, вы также используете DNS-серверы для того, чтобы перевести буквенное доменное имя в IP-адрес на машинном языке.
В качестве примера давайте рассмотрим адрес http://www.pc.dpt1.company.msk.ru/ .
Первым в имени стоит название рабочей машины - реального компьютера с IP-адресом. Это имя создано и поддерживается группой dpt1. Группа входит в более крупное подразделение company, далее следует домен msk - он определяет имена московской части сети, а ru - российской.
Каждая страна имеет свой домен. Так au - соответствует Австралии, be - Бельгии и т.д. Это географические домены верхнего уровня.
Помимо географического признака используется тематический, в соответствии с которым существуют следующие доменные имена первого уровня:
- com - обозначает коммерческие предприятия;
- (edu) - образовательные;
- отвечает на запрос, выдав IP-адрес, поскольку уже знает IP-адрес запрашиваемого домена.
- контактирует с другим DNS-сервером для того, чтобы найти IP-адрес запрошенного имени. Этот запрос может проходить по цепочке несколько раз.
- выдает сообщение: «Я не знаю IP address домена, запрашиваемого вами, но вот IP address DNS-сервера, который знает больше меня»;
- сообщает, что такой домен не существует.
Как работает DNS-сервер
NS-сервер принимает запрос на конвертацию доменного имени в IP-адрес. При этом DNS-сервер выполняет следующие действия:
Представим, что вы набрали адрес http://www.pc.dpt1.company.com/ в вашем браузере, который имеет адрес в домене верхнего уровня COM (рис. 9). В простейшем варианте ваш браузер контактирует с DNS-сервером для того, чтобы получить IP-адрес искомого компьютера, и DNS-сервер возвращает искомый IP-адрес (рис. 10).
На практике в Сети, где объединены миллионы компьютеров, найти DNS-сервер, который знает нужную вам информацию, - это целая проблема. Иными словами, если вы ищете какой-то компьютер в Сети, то прежде всего вам необходимо найти DNS-сервер, на котором хранится нужная вам информация. При этом в поиске информации может быть задействована целая цепочка серверов. Пояснить работу DNS-серверов можно на примере, показанном на рис. 11 .
Предположим, что тот DNS-сервер, к которому вы обратились (на рис. 11 он обозначен как DNS1), не имеет нужной информации. DNS1 начнет поиск IP-адреса с обращения к одному из корневых DNS-серверов. Корневые DNS-серверы знают IP-адреса всех DNS-серверов, отвечающих за доменные имена верхнего уровня (COM, EDU, GOV, INT, MIL, NET, ORG и т.д.).
Например, ваш сервер DNS1 может запросить адрес у корневого DNS-сервера. Если корневой сервер не знает данного адреса, возможно, он даст ответ: «Я не знаю IP-адреса для http://www.pc.dpt1.company.com/ , но могу предоставить IP-адрес COM DNS-сервера».
После этого ваш DNS посылает запрос на COM DNS с просьбой сообщить искомый IP-адрес. Так происходит до тех пор, пока не найдется DNS-сервер, который выдаст нужную информацию.
Одна из причин, по которой система работает надежно, - это ее избыточность. Существует множество DNS-серверов на каждом уровне, и поэтому, если один из них не может дать ответ, наверняка существует другой, на котором есть необходимая вам информация. Другая технология, которая делает поиск более быстрым, - это система кэширования. Как только DNS-сервер выполняет запрос, он кэширует полученный IP-адрес. Однажды сделав запрос на корневой DNS (root DNS) и получив адрес DNS-сервера, обслуживающего COM-домены, в следующий раз он уже не должен будет повторно обращаться с подобным запросом. Подобное кэширование происходит с каждым запросом, что постепенно оптимизирует скорость работы системы. Несмотря на то что пользователям работа DNS-сервера не видна, эти серверы каждый день выполняют миллиарды запросов, обеспечивая работу миллионов пользователей.
КомпьютерПресс 5"2002
Нашу с Вами жизнь уже невозможно представить без интернета. Через эту всемирную сеть каждую секунду передается столько информации, что все библиотеки мира с миллионами книг запросто могут затеряться где-то в уголке. Через интернет люди переписываются при помощи электронной почты и социальных сетей, обмениваются фотографиями и видео, занимаются образованием и отдыхом. Но Вы когда-нибудь задумывались, откуда берется интернет?
Интернет предоставляет провайдер, а кто предоставляет интернет самому провайдеру? Пришло время это выяснить.
Что такое Интернет?
Раньше Интернет (от англ. Internet, где inter –между и net — сеть) писали исключительно с большой буквы, как имя собственное. Сейчас же существует тенденция писать с маленькой буквы, так как интернет давно превратился в тип передачи информации, как радио, телевидение или телефон.
Начнем с простого. Представьте, Вы работаете в офисе, где есть двадцать сотрудников, каждый из которых работает на своем отдельном компьютере. Для удобства Вы соединили каждый из компьютеров проводами (патч-кордами), которые соединяются в специальном устройстве – так называемом “сетевом коммутаторе”. Теперь у Вас есть своя локальная сеть, благодаря чему Вы можете с легкостью пересылать друг другу рабочие документы и файлы, а также вести переписку друг с другом.
Ваши соседи с завистью посмотрели на вас и сделали тоже самое в своем офисе. А заодно и подключили свой коммутатор к Вашему. Дома Вам также захотелось обмениваться фотографиями с соседями. Вы собираете деньги на коммутатор, подключаете целый подъезд. Офис подключается к офису, подъезд к подъезду, а дом к дому, и вот уже существует целая сеть на уровне страны, страны объединяются в континенты, между континентами прокладываются толстенные подводные кабели, и в итоге получается Всемирная Сеть.
Вот так примерно выглядит всемирная сеть интернет. Карта сделана в 2007 году, спустя одиннадцать лет всемирная паутина разрослась еще сильнее.
Казалось бы – все просто, но сразу же появляются вопросы:
- Откуда в интернете берутся сайты и что это такое?
- Где хранятся все эти видео и картинки?
- Почему надо оплачивать интернет, если все общее?
- Можно ли отключить интернет?
Откуда берутся сайты?
Так что же происходит, когда Вы набираете в адресной строке своего браузера адрес сайта сайт и нажимаете клавишу Enter?
Ваш компьютер начинает пробираться через сеть коммутаторов и делает обращение к специальному компьютеру — DNS-серверу . Этот сервер ищет адрес сайта в своей базе и передает Вашему компьютеру IP-адрес нужного сайта. А когда Вы переходите по IP-адресу , в ответ другой компьютер-сервер генерирует интернет страничку в виде html кода, которую загружает и расшифровывает Ваш браузер.
Сайты могут находится как на обычных компьютерах, так и в специальных серверах, или даже в дата-центрах, местах, где много-много серверов объединены в одну сеть.
И отсюда мы плавно переходим к вопросу, где же хранятся все эти видео и картинки? На серверах и в дата-центрах. Причем дата-центр может принадлежать как одной организации – например, поисковой сети или социальной сети, так и сдавать часть оборудования в аренду.
Почему нужно оплачивать интернет?
Интернет не будет работать без коммутаторов, маршрутизаторов, серверов, дата-центров, спутников, подводных кабелей. Все это требует электричества, настройки и обслуживания, специально обученных людей, предоставляющий доступ в интернет. Провайдеры получают деньги, чтобы поддерживать линии связи в рабочем состоянии, а также – чтобы покупать интернет у более крупных провайдеров. Более крупные закупают у магистральных провайдеров. А откуда берется интернет у самых крупных провайдеров?
Можно ли отключить интернет?
В мире существуют одиннадцать крупнейших компаний, которым принадлежит большинство подводных кабелей между странами. Каждая из этих компаний владеет большим сегментом интернета. Они договорились между собой и предоставляют друг другу доступ бесплатно. При этом они продают доступ к своей сети провайдерам поменьше, заранее договорившись о ценах друг с другом.
Теоретически, если эти одиннадцать компаний договорятся между собой и отключат свое оборудование, интернет перестанет работать во всем мире. А на уровне стран – можно заблокировать интернет в отдельно взятом государстве. Просто все провайдеры данной страны на официальном уровне будут ограничивать и блокировать доступ к Всемирной сети.
Интернет по-настоящему изменил все: ускорил технический прогресс, спровоцировал обмен культурными ценностями и знаниями, связал между собой миллионы людей и накопил огромное количество знаний. По-настоящему грустно, что некоторые страны блокируют доступ к интернету для своих граждан, преследуя какие-то свои цели.
В Интернете используются два основных понятия: адрес и протокол. Свой уникальный адрес имеет любой компьютер, подключенный к Интернету. Так же, как почтовый адрес однозначно определяет местонахождение человека, адрес в Интернете однозначно определяет местонахождение компьютера в сети. Протоколы осуществляют возможность подключения к Интернету разнотипных компьютеров, работающих под управлением различных операционных систем.
Адресация в Интернете
Чтобы можно было однозначно обозначить любой компьютер в Интернете, применяется специальная система адресов, называемая IP-адресами. Каждый компьютер получает свой уникальный адрес, который используется при пересылке информации. Адреса в Интернете могут быть представлены как последовательностью цифр, так и именем, построенным по определенным правилам. Компьютеры при пересылке информации используют цифровые адреса, а пользователи в работе с Интернетом используют в основном имена.
Хотя нет центра управления Интернетом, есть организации, занимающиеся проверкой и выдачей адресов. Так что вы не можете самостоятельно, ни с кем не посоветовавшись, присвоить себе любой адрес.
Цифровые адреса в Интернете состоят из четырех чисел, каждое из которых не превышает двухсот пятидесяти шести. При записи числа отделяются точками, например: 194.84.93.10 или 200.5.78.175. Адрес состоит из нескольких частей. Начало адреса определяет часть Интернета, к которой подключен компьютер, а окончание - адрес компьютера в этой части сети. Цифровыми адресами пользуются только при настройке программ для работы с Интернетом, а затем пользуются именами.
В Интернете применяется так называемая доменная система имен. В доменной системе имена назначаются путем возложения на различные группы пользователей ответственности за подмножество имен. Каждый уровень в такой системе называется доменом.
Домены отделяются друг от друга точками, например: www.microsoft.com или home. managers, company, ru.
Рассмотрим на примере принцип образования адреса.
В обычных почтовых адресах используется последовательное уточнение страны, города, улицы и дома, в который следует доставить письмо. Также и в Интернете доменная система имен использует принцип последовательных уточнений. Домен верхнего уровня располагается в имени правее, а домен нижнего уровня - левее. В нашем примере домен верхнего уровня ru указывает на то, что речь идет о российской части Интернета. Но в России множество пользователей Интернета, и следующий уровень определяет организацию, которой принадлежит данный адрес.
В нашем случае это фирма company. Интернет-адрес этой фирмы будет company.ru. Все компьютеры, подключенные к Интернету в этой фирме, объединяются в группу, имеющую такой адрес. Подразделению менеджеров в компании выделен свой домен с именем manager. Его полное имя будет, соответственно, manager.company.ru. Одному из компьютеров в данном подразделении присвоено имя home. В результате полный Интернет-адрес этого компьютера будет home.manager.company.ru.
Доменная система образования адресов гарантирует, что во всем Интернете больше не найдется другого компьютера с таким же адресом.
В имени может быть любое число доменов, но чаще всего используются имена с количеством доменов от трех до пяти.
Для доменов нижних уровней можно использовать любые адреса, но для доменов самого верхнего уровня существует соглашение. В системе адресов Интернета приняты домены, представленные географическими регионами. Они имеют имя, состоящее из двух букв.
Пример. Географические домены некоторых стран:
Франция - fr;
Канада - са;
Россия - ru.
Существуют и домены, разделенные по тематическим признакам. Такие домены имеют трехбуквенное сокращенное название. Например:
Учебные заведения - edu. Правительственные учреждения - gov. Коммерческие организации - corn.
При работе в Интернете чаще всего используются не просто доменные адреса, а универсальные указатели ресурсов, называемые URL (Ю Эр Эль) - Universal Resource Locator. URL - это адрес любого ресypca в Интернете вместе с указанием того, с помощью какого протокола следует к нему обращаться, какую программу следует запустить на сервере и к какому конкретному файлу следует обратиться на сервере.
Общий вид URL:
протокол://хост-компьютер/имя файла.
Начальная часть URL, заканчивающаяся двоеточием, задает метод доступа (протокол) к ресурсу. Например: http, ftp, gopher. В большинстве случаев используется протокол http - Hyper Text Transfer Protocol (протокол передачи гипертекста). Две наклонные черты после двоеточия указывают, что далее следует адрес хост-компьютера. Далее указывается полный путь к файлу (директория и имя файла).
Примером указателя может быть http://www.microsoft.com/ie.
Название протокола http в начале указывает, что далее следует адрес WEB-страницы, а название ie в конце указателя описывает каталог с именем ie на сервере www.microsoft.com.
Или ftp://ftp.funet.fi/
Протокол ftp, имя хост-компьютера ftp.funet.fi.
Примером указателя может быть http://www.microsoft.com/ie. Название протокола http в начале указывает, что далее следует адрес WEB-страницы, а название ie в конце указателя описывает каталог с именем ie на сервере www.microsoft.com.
Подавляющее большинство крупных фирм имеют свои страницы в Интернете. Даже не зная точного адреса, часто его можно угадать. В большинстве случаев адрес состоит из имени www, указывающего на тип информации, собственного имени компании и имени com. Например, если вы хотите найти в Интернете фирму Philips, то, скорее всего, ее адрес будет www.philips.com.
В Интернете имеется огромное количество информации практически на любую тему, но для того, чтобы найти нужную информацию и использовать ее, необходимо уметь работать с ресурсами этой глобальной сети. Интернет предоставляет различные способы взаимодействия удаленных компьютеров и совместного использования ресурсов (рис.3.6).
