Лекция: Инфраструктура сети Интернет

Для того, чтобы различные компьютеры в Интернете могли сообщаться друг с другом, используются протоколы, т.е. правила или условия коммуникации. Язык Интернета называется TCP/IP, что означает протокол Управления передачей/Интернет-протокол. Любой компьютер для того, чтобы общаться в Интернете, должен уметь «говорить» на языке TCP/IP. Этот стандарт является «открытым», что означает, что он не является фирменным продуктом какой-либо одной компании. Основная операционная система называется UNIX, но стандарт Интернета приспособлен для использования на всех наиболее распространенных системах, таких как UNIX, PC и Macintosh.

Интернет состоит из взаимосвязанных сетей, эксплуатируемых университетами, государственными учреждениями, военными, корпорациями и другими организациями. Эти сети связаны друг с другом различными видами оборудования такими, как маршрутизаторы, мосты и коммутаторы. Маршрутизаторы решают, в каком направлении отослать сетевые данные, предварительно посылая пакеты по нужному адресу и затем «маршрутизируя» данные в направлении соответствующего компьютера, где эти пакеты собираются вновь. Мосты предназначены для соединения двух каких-либо сегментов кабельной проводки внутри сети; коммутаторы — это приспособления для замыкания и размыкания цепей.

В Соединенных Штатах Интернет включает в себя различные компоненты: местные сети, сети среднего уровня и различные национальные «опорные» сети. Местные сети могут быть узкие и широкие. (Соответственно LAN и WAN) в пределах организации. Примерами местных сетей могут быть компьютерные системы той или иной организации вплоть до местных сетей, основанных на персональных компьютерах. Большинство пользователей выходят в Интернет через местную сеть. Компьютерные сети среднего (регионального) уровня предоставляют доступ в Интернет крупным организациям, таким как университеты или федеральные органы в данном географическом районе. В США существует около 20 сетей среднего уровня, например, GTE Interworking на Юго-востоке. CERFnet в штате Нью-Йорк и BARRnet в районе Сан-Франциско.

Существуют четыре стадии доступа в Интернет. Опорная сеть Интернет, в настоящее время называемая «сверхскоростная опорная сеть» (vBNS), поддерживается корпорацией IBM, WorldCom Inc. и Merit (некоммерческая организация, владельцами которой являются 11 государственных университетов в штате Мичиган). Доступ в Интернет обеспечивается в точках доступа (NAP), эксплуатируемыми Sprint Corp., WorldCom и Ameritech Corp (последняя была куплена SBC Communications Inc. в октябре 1999 года) и другими. Теоретически в точках доступа (NAP) можно подключиться ко всему Интернету. Поставщики Интернет-услуг (ISP) покупают право доступа к Интернету у компаний-операторов точек доступа; в свою очередь они предоставляют доступ своим клиентам (потребителями, компаниям и более мелким ISP).

Второй уровень доступа обеспечивается через серию станций обмена данных городских зон (MAE) в различных частях страны. Такая станция представляют собой оптоволоконное кольцо передачи данных вокруг города, соединяющее потребителей с городской сетью. МАЕ существует в Сан-Хосе, Лос-Анджелесе, Далласе, Чикаго и Вашингтоне (округ Колумбия) (два кольца).

Кроме того существует две федеральные Интернет-станции (FIX) в Университете штата Мерилэнд в Колледж-парке и в Исследовательском центре Эймса при НАСА в Моффетфильде, штат Калифорния. Их функция состоит в обеспечении связи между MILNET, NASA Science Net и некоторые другие федеральные правительственные сети.

Третий уровень доступа в Интернет представлен региональными сетевыми операторами, такими как CERFnet в Сан-Диего, ioNET в городских зонах на Среднем западе, ONENET в Оклахоме и Brightnet в западных штатах. Как правило, они являются операторами опорных сетей внутри штата или группы соседних штатов. Обычно они имеют выход на одного или нескольких операторов национальной опорной сети.

Четвертый уровень доступа в Интернет — это поставщик Интернет-услуг (ISP), такие как America Online, MCI, Sprint, AT&T WorldNet, Earthlink и Microsoft Network (MSN). Для того, чтобы разгрузить узкие места для трафика в точках доступа в сеть, ISP ведут переговоры по заключению между собой соглашений о прямых подключениях (peering). В результате в течение последнего десятилетия рост трафика Интернет происходил в основном в пределах сети ISP, не выходя на более высокий уровень NAP.

На апрель 2001 года количество ISP составляло 9600, что превышало их число середине 1996 года более чем в шесть раз (1500). Поставщики Интернет-услуг покупают доступ в Интернет у компаний-операторов NAP; и затем в свою очередь предоставляют доступ своим клиентам (потребителям, компаниям и более мелким ISP). Большая часть этих услуг предусматривает месячный испытательный период, несколько часов бесплатного пользования и после получения подписки единый тариф. В набор этих услуг, как правило, входит доступ в Интернет, e-mail, chat rooms, игры, новости, справочные источники, Интернет-публикации и техническая поддержка. Международный доклад по телекоммуникациям (TRI), озаглавленный Online Census от января 2001 года сообщает, что 68,7 млн потребителей в США получают доступ в Интернет через одну из следующих схем: платный или бесплатный дозвон в ISP, интернет-телевидение (iTV), цифровая абонентская линия (DSL) или кабельные модемные услуги.

Четыре уровня подключения к Интернету имеют несколько произвольную структуру и во многих случаях имеют место дублирования функций. Так, например, Sprint является одновременно точкой доступа в Интернет (NAP) одним из крупнейших федеральных операторов опорной сети и также поставщиком услуг по доступу в национальном масштабе.

По данным исследовательской и консультационной фирмы по информационным технологиям International Data Corp. (IDC), крупнейшим игроком на потребительском рынке ISP является America Online (AOL) (включая абонентов CompuServe, купленную AOL в сентябре 1997 года). В середине 2000 года она контролировала 40 процентов абонентского рынка. Фактически у AOL больше абонентов, чем у следующих 20 ISP вместе взятых. При этом, MSN Microsoft, контролирующая 4,1 процента рынка, находится на втором месте, за ней идет EarthLink (3,5 процента) и WorldNet (3,4 процента). Остальной рынок является ареной конкуренции между тысячами других, в основном региональных и местных ISP.

Интерне́т (англ. Internet, МФА: [ˈɪn.tə.net][1]) — всемирная система объединённых компьютерных сетей. Часто упоминается как Всемирная сеть и Глобальная сеть, а также простоСеть[2]. Построена на базе стека протоколов TCP/IP. На основе Интернета работает Всемирная паутина (World Wide Web, WWW) и множество других систем передачи данных.

К концу 2011 года число пользователей, регулярно использующих Интернет, составило около 2,3 млрд человек[3].

Структура (сервисы и услуги) [править]

В настоящее время в Интернете существует достаточно большое количество сервисов, обеспечивающих работу со всем спектром ресурсов. Наиболее известными среди них являются:

· сервис DNS, или система доменных имен, обеспечивающий возможность использования для адресации узлов сети мнемонических имен вместо числовых адресов;

· электронная почта (E-mail), обеспечивающая возможность обмена сообщениями одного человека с одним или несколькими абонентами;

· сервис IRC, предназначенный для поддержки текстового общения в реальном времени (chat);

· телеконференции, или группы новостей (Usenet), обеспечивающие возможность коллективного обмена сообщениями;

· сервис FTP — система файловых архивов, обеспечивающая хранение и пересылку файлов различных типов;

· сервис Telnet, предназначенный для управления удаленными компьютерами в терминальном режиме;

· World Wide Web (WWW, W3, «Всемирная паутина») — гипертекстовая (гипермедиа) система, предназначенная для интеграции различных сетевых ресурсов в единое информационное пространство;

· Потоковое мультимедиа.

Перечисленные выше сервисы относятся к стандартным. Это означает, что принципы построения клиентского и серверного программного обеспечения, а также протоколы взаимодействия сформулированы в виде международных стандартов. Следовательно, разработчики программного обеспечения при практической реализации обязаны выдерживать общие технические требования.

Наряду со стандартными сервисами существуют и нестандартные, представляющие собой оригинальную разработку той или иной компании. В качестве примера можно привести различные системы типа Instant Messenger (своеобразные интернет-пейджеры — ICQ, AOl, Demos on-line и т. п.), системы интернет-телефонии, трансляции радио и видео и т. д. Важной особенностью таких систем является отсутствие международных стандартов, что может привести к возникновению технических конфликтов с другими подобными сервисами.

Для стандартных сервисов также стандартизируется и интерфейс взаимодействия с протоколами транспортного уровня. В частности, за каждым программным сервером резервируются стандартные номера TCP- и UDP-портов, которые остаются неизменными независимо от особенностей той или иной фирменной реализации как компонентов сервиса, так и транспортных протоколов. Номера портов клиентского программного обеспечения так жестко не регламентируются. Это объясняется следующими факторами:

· во-первых, на пользовательском узле может функционировать несколько копий клиентской программы, и каждая из них должна однозначно идентифицироваться транспортным протоколом, то есть за каждой копией должен быть закреплен свой уникальный номер порта;

· во-вторых, клиенту важна регламентация портов сервера, чтобы знать, куда направлять запрос, а сервер сможет ответить клиенту, узнав адрес из поступившего запроса.

Услуги

Сейчас наиболее популярные услуги Интернета — это:

28. Службы Интернет