Internet як інструмент для комунікацій

Найвідоміша комп’ютерна мережа — світова комп’ютерна мережа Internet. Її можна визначити як величезну цифрову магістраль — систему, яка пов’язує мільйони комп’ютерів, підключених до тисяч мереж у всьому світі. Ця глобальна «мережа мереж» охоплює численні університетські, урядові та корпоративні мережеві системи, пов’язані високошвидкісними приватними і загальнодоступними мережами, а також містить ряд популярних служб. Наприклад, комп’ютерна глобальна мережа передавання даних RELCOM, що діє на території колишнього СРСР, є офіційно зареєстрованою національною підмережею європейської мережі Eunet — члена світової спілки мереж Internet.

Internet — це загальнодоступна мережа, відкрита для будь-якого користувача, який має модем та інстальоване програмне забезпечення TCP/IP. Вона функціонує, не маючи централізованої організації, яка б керувала або управляла нею, за винятком хіба що Центру мережевої інформації Internet — InterNC (Internet Network Information Center). Але функції останньої обмежуються наданням користувачам Internet інформаційних і реєстраційних послуг. Доступ в Internet через постійне мережеве з’єднання (так званий виділений канал) або комутаційну лінію надається постачальником Internet-послуг (INS-Internet Service Providers) — компанією, яка займається передаванням даних на великі відстані. Нині цілодобовий доступ до Internet мають 35 млн користувачів з 96 країн світу. Оскільки все більше людей звертаються в Internet для комунікацій один з одним та отримання інформації, компанії відкривають все більше нових можливостей для свого бізнесу.

Доступ до такої різноманітної і чисельної інформації Internet забезпечує за допомогою величезної кількості підключених хост-вузлів. З лютого 1990 по лютий 1996 р. кількість хост-вузлів в Internet зросла з менш як 500 тис. до майже 9,5 млн. Значна кількість цих комп’ютерів виконує роль серверів, які пропонують будь-якому користувачеві, що має вихід в Internet, доступ до електрон­них ресурсів (даних, прикладних програм), отже, обсяг і різноманітність інформації в Internet просто неймовірні. Internet дає змогу звертатися до фондів Бібліотеки Конгресу США, стежити за результатами спортивних змагань, дізнаватися про наявність номерів у готелі, контролювати доставку товарів, переглядати останні біржові зведення і купувати різноманітні товари.

Приватна корпоративна мережа, що використовує програмні продукти і технології Internet, називається інтрамережею (або intrаnet). Інтрамережі можуть функціонувати як автономні мережі, до яких не може бути ніякого доступу ззовні, або бути ізольованими від зовнішніх користувачів Internet за допомогою спеціальних засобів мережевого захисту, які допомагають уникнути несанкціонованого потрапляння у корпоративну мережу або виходу з неї пакетів даних. Ці засоби мережевого захисту називаються бранд­маузерами. Програмне забезпечення брандмаузерів визначає, які пакети даних мають повноваження на вхід або вихід з інтрамережі. Звичайно компанії створюють інтрамережі для своїх співробітників, проте повноваження на доступ до них іноді надаються діловим партнерам та іншим групам користувачів.

Як і Internet, інтрамережі стрімко стають головним елементом корпоративних інформаційних систем. Фактично більшість проданих на сьогодні Web-серверів використовується саме в інтермережах. Компанії прийшли до розуміння того, що такі внутрішні Web-вузли є ідеальним засобом розповсюдження інформації серед співробітників. Причина проста: інтрамережа (intrаnet) має всі переваги Web, включаючи можливість публікації документів, які містять графіку, звук, відео та гіпертекстові посилання. Оскільки всі документи Web створюються за допомогою того самого протоколу (HTML), вони доступні будь-якому співробітникові, який працює у мережі і має Web-сервер. Якщо Internet змінила спосіб взаємодії комерційних підприємств з зовнішнім світом, то інтрамережі кардинально змінюють характер внутрішніх комунікацій.

Методи передавання даних. Internet уможливлює легку взаємодію різних видів комп’ютерних систем. Це досягається завдяки використанню певних стандартів. В Internet застосовуються стандартизовані методи передавання даних, які дають змогу приховати від користувача все розмаїття мереж і машин.

Фундаментальним стандартом, застосовуваним в Internet, є комплект мережевих протоколів — TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internetwork Protokol). Цей протокол не залежить від конкретної операційної системи і, отже, забезпечує взаємодію всіх типів комп’ютерів — від ПК до мейнфреймів. Оскільки всі комп’ютери взаємодіють з Internet через TCP/IP, не потрібно здійснювати складні перетворення протоколів, що значно спрощує і здешевлює операції в Internet.

Міжмережевий протокол (IP) відповідає за адресацію, тобто гарантує, що маршрутизатор (комп’ютер, який зв’язує різні частини мережі) знає, що робити з пакетом даних, який надійшов до нього. Можна сказати, що міжмережевий протокол виконує функ­ції конверта повідомлення і сортувальника адрес. Він називається міжмережевим, оскільки забезпечує роботу як у межах Internet, так і з мережами, приєднаними до неї.

Електронна адреса, яку вказує користувач, дає мережі повну інформацію, куди необхідно доставити інформацію. Адреса фактично складається з кількох частин — чотирьох чисел, кожне з яких не перевищує 256, відокремлених одне від одного крапками (наприклад, 136.172.36.5).

Оскільки Internet — це мережа мереж, то ліва частина адреси містить інформацію для маршрутизаторів про те, до якої мережі належить комп’ютер користувача. Кожен комп’ютер в Internet має свою унікальну адресу. Права частина адреси призначена для того, щоб сповістити мережу, який комп’ютер має отримати це повідомлення.

Через низку технічних причин (в основному — апаратні обмеження) інформація, що передається по IP-мережах, поділяється на порції, які називаються пакетами. В одному пакеті переважно надсилається від 1 до 1500 символів. Це унеможливлює монополізацію мережі одним користувачем, проте дає змогу кожному розраховувати на своєчасне обслуговування. Це також означає, що у разі перевантаження мережі якість обслуговування всіх користувачів погіршується, але вона не «вмирає» від монополізації кількома користувачами.

Одна з переваг Internet полягає у тому, що для її функціонування на базовому рівні достатньо лише міжмережевого протоколу. Мережа не забезпечуватиме всі сервісні можливості, але вирішуватиме завдання користувачів, оскільки має всю інформацію, необхідну для переміщення повідомлень з комп’ютера користувача до пункту призначення. Проте у разі роботи тільки з IP-протоколом відразу виникає кілька проблем.

По-перше, у більшості випадків обсяг інформації, що надсилається, перевищує 1500 символів.

По-друге, може виникнути помилка. Мережі інколи можуть загубити пакет або пошкодити його під час передавання.

По-третє, послідовність доставки пакетів може бути порушено. Немає ніякої гарантії, що пакети дійдуть у послідовності їх відправлення.

Протокол управління передаванням (TCP). Для вирішення зазначених проблем використовується протокол ТСР, який часто фігурує разом із протоколом ТР. Інформація, що передається ТСР, поділяється на порції. Кожна порція нумерується з метою перевірки, чи всю інформацію отримано, і розташування даних у відповідному порядку. Для передавання цього порядкового номера мережею протокол має свій власний «конверт», на якому «записано» необхідну інформацію. Порція даних, що передаються, розташовується у конверті ТСР, який, у свою чергу, «вкладається» у конверт IP і передається до мережі.

На стороні приймача програмне забезпечення протоколу ТСР збирає конверти, дістає з них дані й розташовує їх у відповідному порядку. Якщо деяких конвертів немає, програма просить відправника передати їх ще раз. Після розміщення всієї інформації у належному порядку ці дані передаються до тієї прикладної програми, яка використовує послуги ТСР для їх обробки.

Під час «вкладання» даних у конверт виконується обчислення так званої контрольної суми, яка дає змогу при отриманні даних виявити помилки в пакеті. Коли пакет надходить у пункт призначення, приймаючий ТСР обчислює контрольну суму і порівнює її з тією, яку надіслав відправник. Якщо значення не збігаються, то робиться висновок, що у процесі пересилання пакета виникла помилка. Приймаючий ТСР відкидає цей пакет і надсилає вимогу на повторне передавання.

Доменна система імен. Цифрові адреси придатні для спілкування комп’ютерів, а для людей краще мати справу з іменами. Саме тому комп’ютерам в Internet надано імена. Всі прикладні поштові програми в Internet дозволяють використовувати ці імена замість числових адрес комп’ютерів.

Звичайно, використання імен має свої вади. По-перше, потрібно стежити, щоб те саме ім’я не було надане різним комп’ютерам. Крім того, необхідно забезпечити переробку імен у числові адреси. Користувач може вказати програмі ім’я, але в неї має бути спосіб переробки його в адресу.

На етапі становлення, коли Internet була невеликою спільністю і кожний комп’ютер створював вузол мережі, використовувати імена було легко. У якості імен використовувалися прості слова, кожне з яких обов’язково було унікальним. Центр мережевої інформації Network Information Center (NIC) створив спеціальну службу реєстрації. Користувачі надсилали заповнений бланк, а NIC заносила їх у список імен та адрес. Цей список зберігався у файлі під назвою hosts (список вузлових комп’ютерів), який регулярно розсилався на всі комп’ютери мережі.

Коли Internet розширилася, розмір цього файла зріс. Почали виникати значні затримки у процесі реєстрації імен, пошук унікальних імен ускладнився. На надсилання цього файла до всіх зазначених у ньому комп’ютерів витрачалося багато мережевого часу. Постала потреба у розподіленій інтерактивній системі. Створена система отримала назву доменної системи імен (Domen Name System, DNS).

Доменна система имен — це ієрархічно розподілений метод організації простору імен в Internet, який перекладає відповідальність за підмножину імен на різні групи користувачів. Кожен рівень в цій системі називається доменом. Домени відокремлюються один від одного крапками, наприклад:

ux.cso.uiuc.edu

www.novell.com

Система дає змогу мати в імені будь-яку кількість доменів, але практично більше п’яти зустрічається рідко. Кожен наступний домен в імені (якщо дивитися зліва направо) за ієрархією старший від попереднього. В імені ux.cso.uiuc.edu елемент ux — ім’я реального комп’ютера користувача, створене групою cso, яка є не що інше, як відділ, у якому знаходиться цей комп’ютер. Відділ cso є відділом університету штату Іллінойс (uiuc), який входить в національну групу навчальних закладів (edu). Таким чином, домен edu включає в себе всі комп’ютери навчальних закладів США, домен uiuc.edu — всі комп’ютери університету штату Іллінойс і т. д.

Кожна група може створювати і змінювати всі імена, що знаходяться під її контролем. Якщо група uiuc вирішить створити нову підгрупу і назвати її ncsa, вона може не питати ні в кого на це дозволу. Все, що потрібно зробити, — це додати нове ім’я в свою частину світової бази даних, і рано чи пізно той, кому потрібно, дізнається про це ім’я. Аналогічним чином група cso може купити новий комп’ютер, дати йому ім’я і включити в мережу, не запитуючи ні у кого дозволу. Якщо всі групи, починаючи з edu і нижче, дотримуватимуться правил і забезпечуватимуть унікальність імен, то ніякі дві системи в Internet не матимуть однакового імені.

Група літер наприкінці адреси Internet є доменом, який вказує, з яким типом комп’ютера встановлюється зв’язок. Сім доменів, які найчастіше зустрічаються, наведено у табл. 2.1.1.

Таблиця 2.1.1

Коли Internet стала міжнародною мережею, виникла потреба надати різним країнам можливість контролю за іменами, які є в їх системах. З цією метою засновано набір дволітерних доменів, які відповідають доменам вищого рівня для цих країн. Загальна кількість кодів країн — 300. Комп’ютерні мережі існують приблизно в 150 з них (код України — ua).

У разі використання імені (наприклад, us.cso.uiuc.edu) ком­п’ютер повинен замінити його на відповідну адресу. Щоб зробити це, комп’ютер користувача просить допомоги у серверів (комп’ю­терів) DNS, починаючи з правої частини імені і зміщуючись ліво­руч. Спочатку він просить локальні сервери DNS знайти адресу. Тут існує три можливості:

1. Локальний сервер знає адресу, тому що ця адреса знаходиться у тій частині світової мережі, яку він обслуговує.

2. Локальний сервер знає адресу, тому що хтось недавно вже запитував про неї (сервер деякий час зберігає адресу, про яку запитують, на той випадок, якщо дещо пізніше про неї знову запитають. Це значно підвищує ефективність роботи системи).

3. Локальний сервер не знає адреси, але знає, як її визначити.

В останньому випадку для того, щоб визначити потрібну адресу, локальний сервер зв’язується з вузловим сервером, який знає адреси серверів імен доменів вищого рівня (крайньої правої частини імені, для прикладу — edu). Отримавши від вузлового сервера адресу комп’ютера, що відповідає за домен edu, локальний сервер зв’язується з ним і запитує в нього адресу сервера uiuc і т. д.

Головна перевага доменної системи полягає у тому, що вона поділяє гігантську світову мережу на множину керованих частин. Сотні тисяч комп’ютерів працюють в мережі, й всі вони мають імена. Ці імена організовано в дуже зручний і раціональний спосіб, що полегшує їх запам’ятовування.

На базі розглянутих стандартів засновуються інші стандарти, такі як протокол електронної пошти SMTP (Simple Mail Transfer Protocol). SMTP дає змогу обмінюватись електронною поштою між користувачами або хост-вузлами, підключеним до Internet. Завдяки цим та іншим стандартам можна передавати електрон­ною поштою не лише повідомлення, а й програми, графіку, звук, відео та інші типи даних.

В Internet застосовуються також стандарти, які дають змогу «публікувати» інформацію — розміщувати її на хост-системах, де з нею можуть працювати інші користувачі. Система комп’ю­терів, які публікують таку інформацію, називається World Wide Web, а протокол, який створює основу Web, — протоколом передачі гіпертекста (Hypertext Transfer Protokol, HTTP). Якщо TCP/IP дає змогу користувачам звертатися до хост-вузлів Internet, то HTTP забезпечує їх доступ до документів World Wide Web.

Документи World Wide Web створюються за допомогою гіпертекстової мови опису документів HTML (Hypertext Markup Language). Такі документи можуть вміщувати графіку і гіпертекстові посилання. Гіпертекстове посилання у разі клацання мишею на ньому виводить користувача на інший документ. Отже, це посилання містить вказівку на інший документ, який стає доступним за натискання кнопки миші. Така вказівка називається уніфікованим показником (локатором) ресурсів (Uniform Resource Locator, URL). Показники URL описують переважно транспортний протокол документа (наприклад, HTTP або FTP) та ім’я хост-комп’ютера, на якому він знаходиться. Крім того, показники URL можуть містити в собі маршрут доступу до документа на цьому комп’ютері. Ці маршрути вказуються в кінці рядка URL.