Структура сети. Сетевые протоколы.

Глобальные сети, охватывая миллионы людей, полностью изменили процесс распространения и восприятия информации.

Глобальные сети (Wide Area Network, WAN) – это сети, предназначенные для объединения отдельных компьютеров и локальных сетей, расположенных на значительном удалении (сотни и тысячи километров) друг от друга. Глобальные сетиобъединяют пользователей, расположенных по всему миру, используя при этом самые разнообразные каналы связи.

Современный Интернет — весьма сложная и высокотехнологичная система, позволяющая пользователю общаться с людьми, находящимися в любой точке земного шара, быстро и комфортно отыскивать любую необходимую информацию, публиковать для всеобщего сведения данные, которые он хотел бы сообщить всему миру.

В действительности Internet не просто сеть, — это структура, объединяющая обычные сети. Internet — это «сеть сетей».

Чтобы описать сегодняшний Internet, полезно воспользоваться строгим определением.

В своей книге «The Matrix: Computer Networks and Conferencing Systems Worldwide» Джон Квотерман описывает Internet как «метасеть, состоящую из многих сетей, которые работают согласно протоколам семейства TCP/IP, объединены через шлюзы и используют единое адресное пространство и пространство имен».

В Internet нет единого пункта подписки или регистрации, вместо этого вы контактируете с поставщиком услуг, который предоставляет вам доступ к сети через местный компьютер. Последствия такой децентрализации с точки зрения доступности сетевых ресурсов также весьма значительны. Среду передачи данных в Internet нельзя рассматривать только как паутину проводов или оптоволоконных линий. Оцифрованные данные пересылаются через маршрутизаторы, которые соединяют сети и с помощью сложных алгоритмов выбирают наилучшие маршруты для информационных потоков (рис.1).

В отличие от локальных сетей, в составе которых имеются свои высокоскоростные каналы передачи информации, глобальная (а так­же региональная и, как правило, корпоративная) сеть включает под­сеть связи (иначе: территориальную сеть связи, систему передачи ин­формации), к которой подключаются локальные сети, отдельные ком­поненты и терминалы (средства ввода и отображения информации) (рис. 2).

Подсеть связи состоит из каналов передачи информации и коммуни­кационных узлов, которые предназначены для передачи данных по сети, выбора оптимального маршрута передачи информации, комму­тации пакетов и реализации ряда других функций с помощью компь­ютера (одного или нескольких) и соответствующего программного обеспечения, имеющихся в коммуникационном узле. Компьютеры, за которыми работают пользователи-клиенты, называются рабочими станциями, а компьютеры, являющиеся источниками ресурсов сети, предоставляемых пользователям, называются серверами. Такая струк­тура сети получила название узловой.

Рис.1 Схема взаимодействия в сети Интернет

Интернет – это глобальная информационная система, которая:

 логически взаимосвязана пространством глобальных уникальных адресов, основанных на Интернет-протоколе (IP);

 способна поддерживать коммуникации с использованием семейства протокола управления передачей - TCP/IP или его последующих расширений/преемников и/или других IP-совместимых протоколов;

 обеспечивает, использует или делает доступными на общественной или частной основе высокоуровневые услуги, надстроенные над описанной здесь коммуникационной и иной связанной с ней инфраструктурой.

Инфраструктура Интернет(рис.2):

1. магистральный уровень (система связанных высокоскоростных телекоммуникационных серверов).

2. уровень сетей и точек доступа (крупные телекоммуникационные сети), подключенных к магистрали.

3. уровень региональных и других сетей.

4. ISP – интернет-провайдеры.

5. пользователи.

К техническим ресурсам сети Интернет относятся компьютерные узлы, маршрутизаторы, шлюзы, каналы связи и др.

Рис.2 Инфраструктура сети Интернет

В основу архитектуры сетей положен многоуровневый принцип передачи сообщений. Формирование сообщения осуществляется на самом верхнем уровне модели ISO/OSI.. Затем (при передаче) оно после­довательно проходит все уровни системы до самого нижнего, где и передается по каналу связи адресату. По мере прохождения каждого из уровней системы сообщение трансформируется, разбивается на сравнительно короткие части, которые снабжаются дополнительны­ми заголовками, обеспечивающими информацией аналогичные уров­ни на узле адресата. В этом узле сообщение проходит от нижнего уровня к верхнему, снимая с себя заголовки. В результате адресат принимает сообщение в первоначальном виде.

В территориальных сетях управление обменом данных осуществ­ляется протоколами верхнего уровня модели ISO/OSI. Независимо от внутренней конструкции каждого конкретного протокола верхнего уровня для них характерно наличие общих функций: инициализация связи, передача и прием данных, завершение обмена. Каждый прото­кол имеет средства для идентификации любой рабочей станции сети по имени, сетевому адресу или по обоим этим атрибутам. Активиза­ция обмена информацией между взаимодействующими узлами начи­нается после идентификации узла адресата узлом, инициирующим обмен данными. Инициирующая станция устанавливает один из ме­тодов организации обмена данными: метод дейтаграмм или метод сеансов связи. Протокол предоставляет средства для приема/переда­чи сообщений адресатом и источником. При этом обычно накладыва­ются ограничения на длину сообщений.

TCP/IP — технология межсетевого взаимодействия

Наиболее распространенным протоколом управления обменом данных является протокол TCP/IP. Главное отличие сети Internet от других сетей заключается именно в ее протоколах TCP/IP, охватыва­ющих целое семейство протоколов взаимодействия между компью­терами сети. TCP/IP — это технология межсетевого взаимодействия, технология Internet. Поэтому глобальная сеть, объединяющая мно­жество сетей с технологиейTCP/IP, называется Internet.

Протокол TCP/IP — это семейство программно реализованных протоколов старшего уровня, не работающих с аппаратными пре­рываниями. Технически протокол TCP/IP состоит из двух частей — IP иTCP.

Протокол IP(Internet Protocol— межсетевой протокол) является главным протоколом семейства, он реализует распространение ин­формации в IP-сети и выполняется на третьем (сетевом) уровне модели ISO/OSI. Протокол IP обеспечивает дейтаграммную доставку паке­тов, его основная задача — маршрутизация пакетов. Он не отвечает за надежность доставки информации, за ее целостность, за сохране­ние порядка потока пакетов. Сети, в которых используется протокол IP, называются IP-сетями. Они работают в основном по аналоговым каналам (т.е. для подключения компьютера к сети требуется IP-мо­дем) и являются сетями с коммутацией пакетов. Пакет здесь называ­ется дейтаграммой.

Высокоуровневый протокол TCP(Transmission Control Protocol — протокол управления передачей) работает на транспортном уровне и частично — на сеансовом уровне. Это протокол с установлением ло­гического соединения между отправителем и получателем. Он обес­печивает сеансовую связь между двумя узлами с гарантированной доставкой информации, осуществляет контроль целостности переда­ваемой информации, сохраняет порядок потока пакетов.

Для компьютеров протокол TCP/IP — это то же, что правила раз­говора для людей. Он принят в качестве официального стандарта в сети Internet, т.е. сетевая технология TCP/IP де-факто стала техноло­гией всемирной сети Интернет.

Ключевую часть протокола составляет схема маршрутизации паке­тов, основанная на уникальных адресах сети Internet. Каждая рабо­чая станция, входящая в состав локальной или глобальной сети, име­ет уникальный адрес, который включает две части, определяющие адрес сети и адрес станции внутри сети. Такая схема позволяет пере­давать сообщения как внутри данной сети, так и во внешние сети.