Главная
страница 1
Глобальные сети, Интернет, IP-адресация

Локальная вычислительная сеть представляет больше возможностей для обработки информации, чем локальный компьютер. Но для расширения возможностей ЛВС логично продолжить объединение, создавая сети более высокого уровня, объединяющие географически удаленные ЛВС. В этом случае можно уже говорить не о локальных сетях, а о сетевых объединениях. Можно привести следующую классификацию:



Название

Назначение

Локальная сеть

LAN

Local Area Network

Сетевое соединение, функционирующее в пределах нескольких зданий, территории предприятия

Междугородная сеть

MAN

Metropolitan Area Network

Общегородское и междугородное соединение

Широкомасштабная сеть

WAN

Wide Area Network

Континентальное на уровне государства объединение сетей

Глобальная сеть

GAN

Global Area Network

Общепланетарное объединение сетей

При объединении сетей возникает одна проблема, связанная с тем, что различные сети функционируют под управлением различных операционных систем. Более того, подчас между собой соединяются не только сети, собранные на базе микрокомпьютеров различной архитектуры (PC, Macintosh), но также и мини-ЭВМ или мэйнфреймов. Непосредственное объединение таких сетей невозможно. Для этого используется механизм, называющийся межсетевым шлюзом (gateways).

С помощью межсетевого шлюза связываются между собой системы, не являющиеся однородными, то есть функционирующие под управлением различных операционных систем и протоколов передачи данных. В отличие от мостов межсетевые шлюзы являются таким механизмом (включающем как аппаратуру, так и специальное программное обеспечение), при котором различные операционные системы, протоколы передачи данных, несогласованные скорости передачи, используемые коды согласуются друг с другом для обмена информацией.

Мосты и шлюзы предоставляют возможность одновременной связи между двумя различными вычислительными сетями. Такую связь называют межсетевым соединением (internet), которое позволяет использовать ресурсы одной сети другой вычислительной сетью или любой рабочей станцией, подключенной к межсетевому соединению. Вид связи при этом называют «прозрачной» (transparent), подразумевая, что каждый пользователь, располагающий межсетевой связью, воспринимает соединение как единую большую вычислительную сеть.

Сегодня самой известной сетью, построенной на этих принципах, является так называемая «Всемирная паутина» (World Wide Web), для обозначения которой чаще используется термин, характеризующий принцип ее соединения. Это слово уже давно стало именем собственным и пишется в русской транскрипции – Интернет. Эта сеть объединила между собой десятки миллионов пользователей во всем мире и в соответствии с классификацией, приведенной выше, может называться глобальной сетью.



Немного истории

В 60-х годах XX века, после так называемого Карибского кризиса, специалисты одного из мозговых центров США (Rand Corporation) впервые предложили создать децентрализованную сеть, покрывающую всю страну (WAN). Идея заключалась в том, чтобы даже в случае ядерной атаки не была разрушена связь между военными компьютерами и компьютерными центрами научных и образовательных учреждений, подключенных в эту сеть.

Такую структуру можно реализовать только в том случае, если между узлами сети существуют множественные связи, то есть все узлы должны иметь одинаковый статус, каждый узел полномочен порождать, передавать и получать сообщения от любого другого узла. Предполагалось, что сообщения для передачи должны быть разбиты на небольшие стандартизованные блоки данных, называемые пакетами. Каждый пакет должен иметь адрес назначения, и доставка сообщения обеспечивается тем, что каждый узел имеет возможность посылать (или переадресовывать) пакеты по сети к месту назначения.

В 1968 году одно из подразделений Пентагона – агентство по работе с исследовательскими проектами в области перспективных исследований (ARPA) – начало финансирование этого проекта, и уже осенью 1969 года появилась сеть ARPANET, состоявшая всего из четырех узлов:



  • Мэйнфрейм SDS SIGMA в Калифорнийском университете (Лос-Анджелес);

  • Мэйнфрейм SDS-940 в Стэндфордском исследовательском институте;

  • Мэйнфрейм IBM-360 в Калифорнийском институте Санта-Барбары;

  • Мини-ЭВМ DEC PDP-10 в университете штата Юта.

К 1971 году в составе ARPANET было уже 15 узлов, а в 1972-м – 37. В 1973 году к сети были подключены и зарубежные узлы в Лондоне и Норвегии. В сеть объединялись различные машины, единственное условие – они должны были поддерживать протокол NCP (Network Control Protocol – протокол сетевого управления).

В 1974 году сотрудниками американского государственного фонда научных исследований (NSF, National Science Foundation) был опубликован новый стандарт протокола, называвшийся TCP/IP (Transmission Control Protocol/ Internet Protocol – протокол управления передачей данных/ межсетевой протокол), который вскоре стал стандартным протоколом в сети ARPANET.

В 80-е годы XX века в США наиболее влиятельные учреждения на средства Национального научного фонда (NSF) основали NSFNET – пять центров на базе суперкомпьютеров, расположенных в Принстоне, Питтсбурге, Калифорнийском университете Санта-Барбары и университете Корнелл. Эту сеть в американской литературе часто называют «магистральным хребтом Интернет» (Internet Backbone).

После того как 1 января 1983 г. TCP/IP стал единственным официальным протоколом, количество сетей, машин и пользователей, соединенных с ARPANET, быстро увеличивалось. Когда сети NSFNET и ARPANET объединились, рост стал экспоненциальным. Присоединились многочисленные региональные сети, была установлена связь с сетями в Канаде, Европе и сетями Тихоокеанского региона.

Примерно в середине 80-х это множество сетей стали называть интерсетью (internet), а в последствии Интернетом (Internet), хотя официального спуска на воду с каким-нибудь политиком, разбивающим бутылку шампанского о маршрутизатор или хост, не было.

Рост продолжался, и к 1990 г. Интернет состоял из 3000 сетей и 200000 компьютеров. В 1992 г. к нему был добавлен миллионный хост. В 1995 г. было несколько магистралей, сотни сетей среднего уровня (то есть региональных), десятки тысяч локальных сетей, миллионы хостов и десятки миллионов пользователей. Размер Интернета удваивался приблизительно каждый год.

Большая часть этого роста связана с присоединением к Интернету уже существующих сетей. За прошедшие годы к Интернету подключились сеть космического агентства NASA SPAN, HEPNET (High Energy Phisics Network – сеть физики высоких энергий), сеть мэйнфреймов фирмы IBM BITNET, Европейская академическая сеть EARN, широко используемая в Восточной Европе, и многие другие сети. Используются многочисленные трансатлантические каналы связи с пропускной способностью от 64 Кбит/с до 2 Мбит/с.
Основные протоколы сети Интернет

В Интернете объединено множество компьютеров разных типов. Эти компьютеры могут использовать разные операционные системы, но все они должны поддерживать принятый для обмена информацией в Интернете стандарт TCP/IP. Аббревиатура TCP/IP означает Transmission Control Protocol /Internet Protocol (Протокол Управления Передачей /Протокол Интернета) и включает в себя два протокола.

Протокол IP используется для адресации компьютеров в сети. В каждом пакете информации, передаваемом по сети, указан IP-адрес компьютера, благодаря которому информация и попадает по назначению. Кроме числового IP-адреса, в Интернете существует более удобная система адресов, в которой адрес указывается именем домена (domain name). Например, имя домена еженедельника "Аргументы и факты" www.aif.ru значительно легче запомнить, чем его адрес. Имя домена состоит из нескольких слов, разделенных точками. Самое правое слово называется идентификатором домена верхнего уровня. Обычно оно определяет тип учреждения или страну. Например, для России таким идентификатором является ru.

Протокол TCP определяет, каким образом передаваемая в сети информация разделяется на пакеты и распространяется в Интернете. Каждый пакет нумеруется и передается независимо, поэтому пройденные пакетами пути могут не совпадать и последовательность их доставки адресату может отличаться от исходной последовательности. На конечном пункте осуществляется обработка пакетов и восстанавливается исходная информация.

В сети Интернет имеются специальные компьютеры, называемые узлами (routers), которые перемещают информацию по Интернету, используя для этого протокол TCP/IP.

Чтобы пользоваться предоставляемыми Интернетом услугами, протокола TCP/IP недостаточно, для каждой услуги существует собственный протокол, посредством которого пользователь общается с ее поставщиком. В следующей таблице приведены протоколы основных услуг Интернета:



Услуга

Протокол

WWW

Hipertext Transfer Protocol (Протокол передачи гипертекста)

FTP

File Transfer Protocol (Протокол передачи файлов)

E-mail

Simple Mail Transfer Protocol (Протокол простой почтовой передачи)


IP-адресация

Чтобы обеспечить пересылку данных по сети, необходимо иметь возможность однозначно идентифицировать каждый узел, подключенный к сети. Это возможно с помощью IP-адресации.

Слово узел часто используется для обозначения любого устройства в сети, которое передает и принимает данные, используя IP-адрес. Все компьютеры, принтеры и маршрутизаторы в сети TCP/IP являются узлами и для взаимодействия в сети должны иметь, по крайней мере, один IP-адрес.

Для определения местоположения узла назначения относительно исходного компьютера IP-адреса организованы в классы. Такая система носит название поклассового метода IP-адресации. IP-адреса должны быть назначены всем компьютерам в сети.

Планирование IP-адресации и назначение IP-адресов для каждого компьютера осуществляется с помощью средств, предоставляемых операционной системой, на основании правил, определяемых поклассовым методом IP-адресации.

IP-адреса

После организации сети каждому компьютеру в ней нужен свой IP-адрес. Не имея IP-адреса, компьютер не получит отправленные ему данные. IP-адрес имеет свой формат, ограниченный определенными правилами, которые гарантируют, что данные будут доставлены по назначению.

IP-адрес является уникальным идентификатором, который позволяет различать компьютеры в сети, а также определять их местонахождение. IP-адрес необходим для каждого компьютера и компонента сети (такого как маршрутизатор), осуществляющего связь по протоколу TCP/IP.

IP-адрес определяет местоположение компьютера в сети подобно тому, как почтовый адрес определяет дом в городе. Адрес конкретного дома должен отличаться от всех остальных адресов и в то же время соответствовать определенным правилам адресации. Точно так же и IP-адрес, являясь уникальным, должен соответствовать стандартному формату. IP-адрес представляет собой набор из четырех чисел, каждое из которых находится в диапазоне от 0 до 255.



Компоненты IP-адреса

Аналогично тому, как адрес дома состоит из двух частей (почтового адреса и почтового индекса), IP-адрес содержит два компонента – идентификатор сети и идентификатор узла.

Первой частью IP-адреса является идентификатор сети, определяющий тот сегмент, в котором находится компьютер. Все компоненты одного сегмента должны иметь один и тот же идентификатор сети – как дома в одной почтовой зоне имеют одинаковый почтовый индекс.

Второй частью IP-адреса является идентификатор узла, определяющий компьютер, маршрутизатор или другое устройство в сегменте. В пределах одного идентификатора сети каждый идентификатор узла должен быть уникальным – как все дома в пределах одной почтовой зоны должны иметь разные адреса.

Важно отметить, что аналогично тому, как два дома в разных почтовых зонах могут иметь одинаковые адреса, два компьютера в разных сетях могут иметь одинаковые идентификаторы узла. Однако комбинация идентификатора сети и идентификатора узла для каждого из компьютеров, взаимодействующих друг с другом, должна быть уникальной.

Классы IP-адресов

На сегодняшний день широко используется поклассовая IP-адресация. Организации назначается блок IP-адресов того или иного класса. Размер этого блока зависит от размера сети организации. Например, организации, имеющей 200 узлов, назначается сетевой идентификатор класса С, а организации, имеющей 20000 узлов, – идентификатор класса В.



Класс А

Адреса класса А присваиваются сетям с очень большим числом узлов. Этот класс допускает наличие 126 сетей, поскольку в качестве идентификатора сети используется первое число в IP-адресе. Остальные три числа образуют идентификатор узла, что обеспечивает поддержку 16777214 узлов на сеть.



Класс В

Адреса класса В присваиваются средним и крупным сетям. Этот класс допускает наличие 16384 сетей, поскольку в качестве идентификатора сети используются первые два числа. Остальные два числа образуют идентификатор узла, что обеспечивает поддержку 65534 узлов на сеть.



Класс С

Адреса класса С используются для небольших, локальных сетей. Этот класс допускает наличие примерно 2097152 сетей, поскольку в качестве идентификатора сети используются первые три числа в IP-адресе. Оставшееся число используется как идентификатор узла, что обеспечивает поддержку 254 узлов на сеть.



Кгруппа 1
лассы D и E

Классы D и E не назначаются узлам. Адреса класса D используются для многоадресной рассылки, а адреса класса Е зарезервированы на будущее.



Определение класса адреса

IP-адреса разделяются на пять классов по значению первого числа – w в числовом представлении. Это иллюстрирует следующая таблица.



Класс IP-адреса

IP-адрес

Идентификатор сети

Диапазон значений w

A

w.x.y.z

w.0.0.0

1-126*

B

w.x.y.z

w.x.0.0

128-191

C

w.x.y.z

w.x..y.0

192-223

D

w.x.y.z

Не существует

224-239

E

w.x.y.z

Не существует

240-255

*Идентификатор сети 127.0.0.0 зарезервирован для тестовых подключений.

Определение идентификатора сети и идентификатора узла

Для IP-адресов класса А идентификатором сети является первое число в IP-адресе. Для класса В идентификатором сети являются первые два числа, а для класса С – первые три числа IP-адреса. Остальные числа определяют идентификатор узла.

Как и IP-адрес, идентификатор сети состоит из четырех чисел. Поэтому, если первое число в IP-адресе, w, представляет собой идентификатор сети, то структура этого идентификатора имеет вид w.0.0.0, где три последних числа имеют нулевые значения. При этом структура идентификатора узла будет иметь вид x.y.z. Обратите внимание, что этому идентификатору не предшествует число 0.

Например, IP-адрес 172.16.53.46 является адресом класса В, поскольку w=172, то есть находится в диапазоне между 128 и 191. Таким образом, идентификатором сети будет 172.16.0.0, а идентификатором узла – 53.46 (точка в конце не ставится).



Выделение подсети

Для повышения эффективности работы сети бывает необходимо разделить ее на логические части (сегменты) – подсети. А для обеспечения пересылки данных между сегментами необходимо соединить их маршрутизаторами и определить для каждой подсети идентификатор.

Представим себе некую организацию, имеющую 2000 компьютеров, объединенных в сеть. Для связи с Интернет этой организации присваивается идентификатор сети, например, 180.115.0.0. Администратор сети этой организации для повышения эффективности работы сети и облегчения управления сетью может выделить меньшие подсети (пусть их будет 10). Каждой подсети должен быть назначен свой уникальный идентификатор сети. При этом используется идентификатор сети, выданный организации для связи с Интернет (180.115.0.0).

Разделение идентификатора сети, используемого для связи с Интернет, для создания меньших подсетей называется выделением подсети.

После разделения на подсети и назначения им идентификаторов сети, каждая подсеть будет иметь свой ID-сети: 180.115.1.0, 180.115.2.0, …, 180.115.10.0.

Маски подсети

Для выделения в IP-адресе идентификатора сети используется маска подсети. Маска подсети – это шаблон, который позволяет отличить идентификатор сети от идентификатора узла в IP-адресе.

Как и IP-адрес, маска подсети представляет собой набор из четырех чисел, каждое из этих чисел может принимать только максимальное значение 255 или минимальное значение 0. Вначале последовательно записываются максимальные значения, а в конце последовательно записываются минимальные значения. Максимальные значения представляют идентификатор сети, а минимальные – идентификатор узла. Например, 255.255.0.0 является допустимой маской подсети, а 255.0.255.0 – нет. Маска подсети 255.255.0.0 определяет идентификатор сети как первые два числа IP-адреса.

Маски подсети по умолчанию

В поклассовом методе каждый класс адреса имеет маску подсети по умолчанию. В следующей таблице приведены маски подсети по умолчанию для каждого адресного класса.



Класс
IP-адреса


IP-адрес

Маска подсети

Идентификатор сети

Идентификатор узла

А

w.x.y.z

255.0.0.0

w.0.0.0

x.y.z

В

w.x.y.z

255.255.0.0

w.x.0.0

y.z

С

w.x.y.z

255.255.255.0

w.x.y.0

z

Специальные маски подсети

Вернемся к нашему примеру с организацией, имеющей сеть из 2000 компьютеров с назначенным идентификатором сети 180.115.0.0 для подключения к Интернет. Очевидно, что идентификатор сети соответствует классу В, а, следовательно, для него существует маска подсети по умолчанию: 255.255.0.0.

После разделения сети на 10 подсетей маска, установленная по умолчанию не позволяет определить идентификатор каждой подсети. Для решения этой проблемы для каждой подсети может быть установлена специальная маска. В нашем примере маска подсети будет установлена как 255.255.255.0.

Определение локальных и удаленных узлов

Определив идентификатор сети узла, легко узнать, является ли другой компьютер по отношению к нему локальным или удаленным. Для этого надо просто сравнить идентификаторы сети обоих узлов. Если идентификаторы сети совпадают, то оба узла находятся в одной подсети. Если идентификаторы сети не совпадают, то узлы находятся в разных подсетях, и для обмена данными между ними требуется маршрутизатор.



Правила адресации

При назначении IP-адресов с помощью поклассового метода необходимо учесть некоторые правила, касающиеся использования чисел в идентификаторах сети и узла.



  • Первым числом в идентификаторе сети не может быть 127. Идентификатор с этим номером зарезервирован для тестовых подключений, например, локальной петли (local loopback).

  • Идентификатор узла не может содержать только числа 255, поскольку соответствующий адрес используется как широковещательный IP-адрес.

  • Идентификатор узла не может содержать только числа 0, поскольку соответствующий адрес используется для обозначения идентификатора сети.

  • Идентификатор узла должен быть уникален в пределах идентификатора локальной сети.

Назначение идентификаторов сети

Идентификатор сети определяет узлы, находящиеся в одной физической подсети. Для взаимодействия узлов одной подсети необходимо, чтобы все они имели один и тот же идентификатор сети.

В следующей таблице приведены допустимые диапазоны значений идентификаторов сети.

Класс адреса

Начальное значение

Конечное значение

Класс А

1.0.0.0

126.0.0.0

Класс В

128.0.0.0

191.255.0.0

Класс С

192.0.0.0

223.255.255.0

Если сеть планируется подключить к Интернету, необходимо убедиться, что часть IP-адреса, соответствующая идентификатору сети, отличается от всех остальных сетей в Интернете. Получить допустимый номер сети IP можно, связавшись с поставщиком услуг Интернета.

Назначение идентификаторов узла

Все узлы сети, в том числе маршрутизаторы, должны иметь уникальные идентификаторы узла. Не существует специальных правил назначения идентификаторов узла в подсети.

В следующей таблице приведены допустимые диапазоны значений идентификаторов узлов для каждого класса сети.

Класс адреса

Начальное значение

Конечное значение

Класс А

w.0.0.1

w.255.255.254

Класс В

w.x.0.1

w.x.255.254

Класс С

w.x.y.1

w.x.y.254

Существует два метода назначения IP-адресов – статический и автоматический. При использовании статического метода адрес каждого компьютера в сети необходимо настроить вручную. Автоматический метод позволяет централизованно настроить IP-адреса для всей сети, а затем динамически назначить их каждому компьютеру.
Услуги, предоставляемые в Интернете

Для обмена данными в Интернете используется технология клиент-сервер. Если нужен доступ к ресурсам Интернета, вы запускаете на своём компьютере клиентскую программу, которая с помощью простого и удобного интерфейса формирует запрос в указанном протоколе и отображает результат обработки запроса. Серверная программа принимает от удаленных компьютеров запросы на выполнение определенных действий, обрабатывает поступивший запрос и отправляет клиенту результат его выполнения.

Для каждого типа сервера требуется соответствующая клиентская программа. Например, для доступа к WWW вы можете использовать обозреватель Internet Explorer, а для передачи сообщений по электронной почте — Microsoft Outlook. Клиентские программы могут поддерживать более одного протокола. Например, Microsoft Outlook может использоваться как для доступа к электронной почте, так и к телеконференциям. Примером сервера является Microsoft Internet Information Server (IIS), который может предоставлять WWW- и FTP-услуги.

Основные услуги, предоставляемые в Интернете:


  1. World Wide Web (WWW)

Это самая большая и самая популярная в мире информационная система. Технология World Wide Web, созданная в 1992 году, представляет собой принципиально новую концепцию представления информации и навигации. Появление этой технологии явилось мощным толчком к расширению глобальной компьютерной сети. Именно благодаря WWW в ней участвуют не только ученые и профессионалы в области компьютеров, но и огромное число обычных пользователей.

Информация в WWW хранится на Web-узлах в виде Web-страниц, которые представляют собой текстовые файлы в формате HTML (HyperText Markup Language, Язык разметки гипертекста). Язык HTML позволяет форматировать текст, включать в документ изображения, мультимедиа. С помощью этого языка могут создаваться гипертекстовые ссылки на другие Web-страницы.



В WWW вы найдете информацию из самых разных областей науки и искусства, литературы и философии, сможете узнать прогноз погоды для вашего региона, послушать музыку, почитать книгу, найти забытый номер телефона, наиболее свежую биржевую информацию, включая курсы валют. К WWW подключены многие ежедневные газеты, большое количество журналов, множество крупных и средних фирм. Многие ведущие информационные агентства имеют собственные Web-узлы, в которые помещают все важные новости по мере их поступления.

  1. Электронная почта (E-mail)

Самый первый вид услуги, который начал использоваться в Интернете. Скорость обмена сообщениями с помощью электронной почты огромна и мало зависит от расстояния между абонентами

  1. Списки рассылки (Mailing list)

Списки рассылки, основанные на электронной почте. Вы можете подписаться на любой из множества имеющихся списков рассылки

  1. Телеконференции (News)

Телеконференции позволяют вести дискуссии по интересующим вас темам. В отличие от электронной почты, все сообщения в телеконференции сгруппированы по темам и посылаются не индивидуальным пользователям, а помещаются в группы новостей

  1. Копирование файлов (FTP)

В Интернете имеются FTP-серверы, на которых содержится информация, предназначенная для общего пользования. С помощью клиентской FTP-программы вы можете обмениваться файлами с РТР-сервером

  1. Поиск файлов (Archie, WAIS)

Специальные серверы в Интернете хранят информацию о файлах, находящихся на отдельных узлах Интернета. С помощью программ поиска файла вы можете обращаться к этим серверам и найти требуемый вам файл

  1. Разговоры в сети (Internet Relay Chat)

Позволяет общаться одновременно многим участникам разговора путем ввода текста на клавиатуре


Смотрите также:
Глобальные сети, Интернет, ip-адресация
183.81kb.
1 стр.
Учебная программа курса или дисциплины «Технологии создания Интернет-узлов»
155.9kb.
1 стр.
«Принципы организации сети Интернет. Терминология. Современные способы подключения» Интернет как «сеть сетей». Ip-адресация и url-имена
34.26kb.
1 стр.
Учебно-методический комплекс дисциплины
339.94kb.
1 стр.
Лекция №6. Топология физических связей и адресация узлов сети
56.43kb.
1 стр.
Регулирование правоотношений в сети Интернет в зарубежных странах
192.77kb.
1 стр.
Нормы пользования сетью Интернет
49.32kb.
1 стр.
Решение для организации доступа к ресурсам в сети Интернет Примерные формы документов
1202.22kb.
5 стр.
Практические подходы к размещению рекламы в сети интернет для организаций в2в-сектора панфилова
111.85kb.
1 стр.
«Ресурсы сети Интернет для родителей» Электронный каталог
484.46kb.
3 стр.
Инструкция по настройке подключения к sftp серверу. Для обеспечения конфиденциальности передаваемых по сети общего пользования документов, при доступе через глобальную сеть Интернет в Банке устанавливается
55.38kb.
1 стр.
Правила использования сети Интернет общие положения
73.19kb.
1 стр.