История развития Интернет

   В 60-х годах ХХ столетия Министерство Обороны США создало сеть, которая явилась предтечей Интернет, - она называлась ARPAnet. ARPAnet была экспериментальной сетью, - она создавалась для поддержки научных исследований в военно-промышленной сфере, - в частности, для исследования методов построения сетей, устойчивых к частичным повреждениям, получаемым, например, при бомбардировке авиацией и способных в таких условиях продолжать нормальное функционирование. Это требование дает ключ к пониманию принципов построения и структуры Интернет. В модели ARPAnet всегда была связь между компьютером-источником и компьютером-приемником (станцией назначения). Сеть изначально предполагалась ненадежной: любая часть сети может исчезнуть в любой момент.

На связывающиеся компьютеры - не только на саму сеть - также возложена ответственность обеспечивать налаживание и поддержание связи. Основной принцип сети состоял в том, что любой компьютер мог связаться как равный с равным с любым другим компьютером.

Передача данных в сети была организована на основе протокола Интернет - IP. Протокол IP - это правила и описание работы сети. Этот свод включает правила налаживания и поддержания связи в сети, правила обращения с IP-пакетами и их обработки, описания сетевых пакетов семейства IP (их структура и т.п.). Сеть задумывалась и проектировалась так, чтобы от пользователей не требовалось никакой информации о конкретной структуре сети. Для того чтобы послать сообщение по сети, компьютер должен поместить данные в некий ''конверт'', называемый, например, IP, указать на этом ''конверте'' конкретный адрес в сети и передать получившиеся в результате этих процедур пакеты в сеть.

   Примерно 10 лет спустя после появления ARPAnet появились Локальные Вычислительные Сети (LAN), например, такие как Ethernet и др. Одновременно появились компьютеры, которые стали называть рабочими станциями. На большинстве рабочих станций была установлена Операционная Система UNIX. Эта ОС имела возможность работы в сети с протоколом Интернет (IP). В связи с возникновением принципиально новых задач и методов их решения появилась новая потребность: организации желали подключиться к ARPAnet своей локальной сетью. Примерно в то же время появились другие организации, которые начали создавать свои собственные сети, использующие близкие к IP коммуникационные протоколы. Стало ясно, что все только выиграли бы, если бы эти сети могли общаться все вместе, ведь тогда пользователи из одной сети смогли бы связываться с пользователями другой сети.

Одной из важнейших среди этих новых сетей была NSFNET, разработанная по инициативе Национального Научного Фонда (National Science Foundation - NSF), аналога нашего Министерства Науки. В конце 80-х NSF создал пять суперкомпьютерных центров, сделав их доступными для использования в любых научных учреждениях. Было создано всего лишь пять центров потому, что они очень дороги даже для богатой Америки. Именно поэтому их и следовало использовать кооперативно. Возникла проблема связи: требовался способ соединить эти центры и предоставить доступ к ним различным пользователям. Сначала была сделана попытка использовать коммуникации ARPAnet, но это решение потерпело крах, столкнувшись с бюрократией оборонной отрасли и проблемой обеспечения персоналом.

Тогда NSF решил построить свою собственную сеть, основанную на IP технологии ARPAnet. Центры были соединены специальными телефонными линиями с пропускной способностью 56 Kbps . Однако было очевидно, что не стоит даже и пытаться соединить все университеты и исследовательские организации непосредственно с центрами, т.к. проложить такое количество кабеля - не только очень дорого, но практически невозможно. Поэтому решено было создавать сети по региональному принципу. В каждой части страны заинтересованные учреждения должны были соединиться со своими ближайшими соседями. Получившиеся цепочки подсоединялись к суперкомпьютеру в одной из своих точек, таким образом, суперкомпьютерные центры были соединены вместе. В такой топологии любой компьютер мог связаться с любым другим, передавая сообщения через соседей.

  Это решение было успешным, но настала пора, когда сеть уже более не справлялась с возросшими потребностями. Совместное использование суперкомпьютеров позволяло подключенным общинам использовать и множество других вещей, не относящихся к суперкомпьютерам. Неожиданно университеты, школы и другие организации осознали, что заимели под рукой море данных и мир пользователей. Поток сообщений в сети (трафик) нарастал все быстрее и быстрее пока, в конце концов, не перегрузил управляющие сетью компьютеры и связывающие их телефонные линии. В 1987 г. контракт на управление и развитие сети был передан компании Merit Network Inc., которая занималась образовательной сетью Мичигана совместно с IBM и MCI. Устаревшая физически сеть была заменена более быстрыми (примерно в 20 раз) телефонными линиями. Были заменены на более быстрые и сетевые управляющие машины.

Процесс совершенствования сети идет непрерывно. Однако большинство этих перестроек происходит незаметно для пользователей. Включив компьютер, вы не увидите объявления о том, что ближайшие полгода Интернет не будет доступен из-за модернизации. Возможно даже более важно то, что перегрузка сети и ее усовершенствование создали зрелую и практичную технологию. Проблемы были решены, а идеи развития проверены в деле.

  Важно отметить то, что усилия NSF по развитию сети привели к тому, что любой желающий может получить доступ к сети. Прежде Интернет был доступен только для исследователей в области информатики, государственным служащим и подрядчикам. NSF способствовал всеобщей доступности Интернет по линии образования, вкладывая деньги в подсоединение учебного заведения к сети, только если то, в свою очередь, имело планы распространять доступ далее по округе. Таким образом, каждый студент четырехлетнего колледжа мог стать пользователем Интернет.

И потребности продолжают расти. Большинство таких колледжей на Западе уже подсоединены к Интернет, принимаются попытки подключить к этому процессу средние и начальные школы. Выпускники колледжей прекрасно осведомлены о преимуществах Интернет и рассказывают о них своим работодателям. Вся эта деятельность приводит к непрерывному росту сети, к возникновению и решению проблем этого роста, развитию технологий и системы безопасности сети.

Историю Интернета в странах СНГ отсчитывают с начала 80-х, когда Курчатовский институт первым получил доступ к мировым сетям. Интернет в СНГ, как и во всем мире, все больше становится элементом жизни общества, разумеется, все больше делаясь на это общество похожим. Сейчас в Интернет можно попасть с нескольких миллионов компьютеров СНГ, и число их постоянно растет. В России  на сегодняшний день представлено большинство разновидностей Интернет-сервисов. Самые известные русскоязычные Web-серверы могут похвастаться несколькими сотнями тысяч постоянных читателей в день. Это неплохо по сравнению, например, с деловой бумажной прессой. А если сравнить качественные показатели аудитории Интернет и телеаудитории, то предпочтение во многих случаях может быть отдано первой.

 1.4. Общая структура сети

Для организации связи двух компьютеров требуется сначала создать свод правил их взаимодействия, определить язык их общения, т.е. определить, что обозначают посылаемые ими сигналы и т.д. Эти правила и определения называются протоколом.

Современные сети построены по многоуровневому принципу.

  Многоуровневая структура спроектирована с целью упорядочить множество протоколов и отношений. В структуре Интернет принята семиуровневая структура организации сетевого взаимодействия. Эта модель известна как "эталонная модель ISO OSI" (Open System Interconnection - связь открытых систем). Она позволяет составлять сетевые системы из модулей программного обеспечения выпущенных различными производителями.

Различают два вида взаимодействия:

o реальное;

o виртуальное

Под реальным взаимодействием подразумеваем непосредственное взаимодействие, передачу информации, например, пересылку данных в оперативной памяти из области, отведенной одной программе, в область другой программы. При непосредственной передаче данные остаются неизменными все время.

Под виртуальным взаимодействием мы понимаем опосредованное взаимодействие и передачу данных: здесь данные в процессе передачи могут уже определенным, заранее оговоренным образом видоизменяться.

 Модель ISO OSI предписывает очень сильную стандартизацию вертикальных межуровневых взаимодействий. Такая стандартизация гарантирует совместимость продуктов, работающих по стандарту какого-либо уровня, с продуктами, работающими по стандартам соседних уровней, даже в том случае, если они выпущены разными производителями.

Краткий обзор уровней:

Уровень 0 (Physical media) связан с физической средой - передатчиком сигнала и на самом деле не включается в эту схему, но весьма полезен для понимания. Этот почетный уровень представляет посредников, соединяющих конечные устройства: кабели, радиолинии и т.д.

Кабели могут быть:

- экранированные и неэкранированные витые пары,

- коаксиальные, на основе оптических волокон и т.д.

    Т.к. этот уровень не включен в схему, он ничего и не описывает, только указывает на среду

  Уровень 1 (Physical protocol) - физический. Включает физические аспекты передачи двоичной информации по линии связи. Детально описывает, например, напряжения, частоты, природу передающей среды. Этому уровню вменяется в обязанность поддержание связи и прием-передача битового потока. Безошибочность желательна, но не требуется.

  Уровень 2 (DataLink protocol) - канальный. Обеспечивает безошибочную передачу блоков данных (называемых кадрами, frame, или датаграммами) через первый уровень, который при передаче может искажать данные. Этот уровень должен:

o определять начало и конец датаграммы в битовом потоке;

o формировать из данных, передаваемых физическим уровнем, кадры или последовательности;

o включать процедуру проверки наличия ошибок и их исправления.

o Этот уровень (и только он) оперирует такими элементами, как битовые последовательности, методы кодирования, маркеры.

В виду его сложности, канальный уровень подразделяется на 2 подуровня:

o Управление логической связью, каналом, (LLC - Logical Link Control) который посылает и получает сообщения с данными.

o Управление доступом к среде (MAC- Medium Access Control) , управляющий доступом к сети (с передачей маркера в сетях Token Ring или распознаванием конфликтов (столкновений передач) в сетях Ethernet).

    Уровень 3 (Network protocol) - сетевой. Основными функциями программного обеспечения на этом уровне являются:

· выборка информации из источника;

· преобразование информации в пакеты;

· правильная передача информации в точку назначения;

· обработка адресов и маршрутизация.

  Этот уровень пользуется возможностями, предоставляемыми ему уровнем 2, для обеспечения связи двух любых точек в сети. Он осуществляет проводку сообщений по сети, которая может иметь много линий связи, или по множеству совместно работающих сетей, что требует маршрутизации, т.е. определения пути, по которому следует пересылать данные. Маршрутизация производится на этом же уровне.

       Есть два принципиально различных способа работы сетевого уровня. Первый - это метод виртуальных каналов. Он состоит в том, что канал связи устанавливается при вызове (начале сеанса (session) связи), по нему передается информация, и по окончании передачи канал закрывается (уничтожается). Передача пакетов происходит с сохранением исходной последовательности, даже если пакеты пересылаются по различным физическим маршрутам, т.е. виртуальный канал динамически перенаправляется. При этом пакеты данных не включают адрес пункта назначения, т.к. он определяется во время установления связи.

      Второй - метод дейтаграмм. Дейтаграммы - это независимые пакеты информации, которые включают всю необходимую для их пересылки информацию.

   В то время, как первый метод предоставляет следующему уровню (уровню 4) надежный канал передачи данных, свободный от искажений (ошибок) и правильно доставляющий пакеты в пункт назначения, второй метод требует от следующего уровня работы над ошибками и проверки доставки нужному адресату.

   Уровень 4 (Transport protocol) - транспортный. Завершает организацию передачи данных: контролирует на сквозной основе поток данных, проходящий по маршруту, определенному третьим уровнем:

· правильность передачи блоков данных;

· правильность доставки в нужный пункт назначения;

· комплектность, сохранность и порядок следования данных;

· собирает информацию из блоков в ее прежний вид. Или же оперирует с дейтаграммами, т.е. ожидает отклика-подтверждения приема из пункта назначения, проверяет правильность доставки и адресации, повторяет посылку дейтаграммы, если не пришел отклик.

     Этот уровень должен включать развитую и надежную схему адресации для обеспечения связи через множество сетей и шлюзов. Другими словами, задачей данного уровня является "довести до ума" передачу информации из любой точки в любую во всей сети.

   Уровень 5 (Session protocol) - сеансовый. Координирует взаимодействие связывающихся пользователей:

· устанавливает их связь;

· оперирует с ней;

· восстанавливает аварийно оконченные сеансы.

   Этот же уровень ответственен за картографию сети - он преобразовывает региональные (DNS - доменные) компьютерные имена в числовые адреса, и наоборот. Он координирует не компьютеры и устройства, а процессы в сети, поддерживает их взаимодействие - управляет сеансами связи между процессами прикладного уровня.

    Уровень 6 (Presentation protocol) - уровень представления данных. Этот уровень имеет дело с синтаксисом и семантикой передаваемой информации, т.е. здесь устанавливается взаимопонимание двух сообщающихся компьютеров относительно того, как они представляют и понимают по получении передаваемую информацию. Здесь решаются, например, такие задачи, как :

o перекодировка текстовой информации и изображений;

o сжатие и распаковка;

o поддержка сетевых файловых систем (NFS), абстрактных структур данных и т.д.

   Уровень 7 (Application protocol) - прикладной. Обеспечивает интерфейс между пользователем и сетью, делает доступными для человека всевозможные услуги. На этом уровне реализуется, по крайней мере, пять прикладных служб: передача файлов, удаленный терминальный доступ, электронная передача сообщений, служба справочника и управление сетью. В конкретной реализации определяется пользователем (программистом) согласно его насущным нуждам и возможностям интеллекта и фантазии. Имеет дело, например, с множеством различных протоколов терминального типа, которых существует более ста.

 2. Основные возможности глобальной сети Интернет

   Рассмотрим самые популярные возможности Internet. Эти услуги поддерживаются стандартом. Для более конкретного описания команд следует смотреть документацию соответствующего программного обеспечения.

· Удаленный доступ (telnet)

Remote Login - удаленный доступ - работа на удаленном компьютере в режиме, когда ваш компьютер эмулирует терминал удаленного компьютера, т.е. вы можете делать все то же (или почти все), что можно делать с обычного терминала той машины. Трафик, относящийся к этому виду работы в сети, в среднем составляет около 19% всего сетевого трафика. Начать сеанс удаленного доступа можно в UNIX, подав команду telnet и указав имя машины, с которой вы хотите работать. Если номер порта опустить, то ваш компьютер по умолчанию эмулирует терминал той машины и вы входите в систему как обычно. Указание номера порта позволяет связываться с нестандартными серверами, интерфейсами.

  Для пользования этой замечательной возможностью сети необходимо иметь доступ в Internet класса не ниже dial-up доступа.

· Передача файлов (ftp)

    ftp - File Transfer Protocol - протокол передачи файлов - протокол, определяющий правила передачи файлов с одного компьютера на другой.