Всесвітня мережа Інтернет

54

Вступ

Інтернет - світова комп'ютерна мережа. Вона складена з різноманітних комп'ютерних мереж, об'єднаних стандартними угодами про способи обміну інформацією і єдиною системою адресації. Інтернет використовує протоколи сімейства TCP/IP. Вони вигідні тим, що забезпечують відносно дешеву можливість надійно і швидко передавати інформацію навіть по не занадто надійних лініях зв'язку, а також будувати програмне забезпечення, придатне для роботи на будь-якій апаратурі. Система адресації (URL-адреси) забезпечує унікальними координатами кожен комп'ютер (точніше, практично кожен ресурс комп'ютера) і кожного користувача Інтернету, створюючи можливість узяти саме те, що потрібно, і передати саме туди, куди потрібно

1) Історія виникнення мережі Інтернет

У 1961 році Defence Advanced Research Agensy (DARPA) за завданням міністерства оборони США приступило до проекту по створенню експериментальної мережі передачі пакетів. Ця мережа, названа ARPANET, призначалася спочатку для вивчення методів забезпечення надійного зв'язку між комп'ютерами різних типів. Багато методів передачі даних через модеми були розроблені в ARPANET. Тоді ж були розроблені і протоколи передачі даних у мережі - TCP/IP. TCP/IP - це безліч комунікаційних протоколів, що визначають, як комп'ютери різних типів можуть спілкуватися між собою.

Експеримент із ARPANET був настільки успішний, що багато організацій захотіли ввійти в неї, з метою використання для щоденної передачі даних. И в 1975 році ARPANET перетворилася з експериментальної мережі в робочу мережу. Відповідальність за адміністрування мережі взяло на себе Defence Communication Agency (DCA), у даний час називане Defence Information Systems Agency (DISA). Але розвиток ARPANET на цьому не зупинилися; Протоколи TCP/IP продовжували розвиватися й удосконалюватися.

У 1983 році вийшов перший стандарт для протоколів TCP/IP, що ввійшов у Military Standarts (MIL STD), тобто у військові стандарти, і усі, хто працював у мережі, зобов'язані були перейти до цих нових протоколів. Для полегшення цього переходу DARPA звернулася з пропозицією до керівників фірми Berkley Software Design - упровадити протоколи TCP/IP у Berkeley(BSD) UNIX. З цього і почався союз UNIX і TCP/IP.

Через деякий час TCP/IP був адаптований у звичайний, тобто в загальнодоступний стандарт, і термін Internet увійшов у загальне вживання. У 1983 році з ARPANET виділилася MILNET, що стала відноситися до Defence Data Network (DDN) міністерства оборони США. Термін Internet став використовуватися для позначення єдиної мережі: MILNET плюс ARPANET. І хоча в 1991 році ARPANET припинила своє існування, мережу Internet існують, її розміри набагато перевищують первісні, тому що вона об'єднала безліч мереж в усьому світі. Діаграма ілюструє ріст числа хостів, підключених до мережі Internet з 4 комп'ютерів у 1969 році до 8,3 мільйонів у 1994.

Діаграма. Кількість хостів, підключених до Internet

Основне, що відрізняє Internet від інших мереж - це її протоколи - TCP/IP. Узагалі, термін TCP/IP звичайно означає усе, що зв'язано з протоколами взаємодії між комп'ютерами в Internet. Він охоплює ціле сімейство протоколів, прикладні програми, і навіть саму мережу. TCP/IP - це технологія міжмережевої взаємодії, технологія internet. Мережа, що використовує технологію internet, називається "internet". Якщо мова йде про глобальну мережу, що поєднує безліч мереж з технологією internet, то неї називають Internet.

Своя назва протокол TCP/IP одержав від двох комунікаційних протоколів (чи протоколів зв'язку). Це Transmission Control Protocol (TCP) і Internet Protocol (IP). Незважаючи на те, що в мережі Internet використовується велике число інших протоколів, мережа Internet часто називають TCP/IP-мережею, тому що ці два протоколи, безумовно, є найважливішими.

Як і у всякій іншій мережі в Internet існує 7 рівнів взаємодії між комп'ютерами: фізичний, логічний, мережний, транспортний, рівень сеансів зв'язку, представницький і прикладний рівень. Відповідно кожному рівню взаємодії відповідає набір протоколів (тобто правил взаємодії).

Протоколи фізичного рівня визначають вид і характеристики ліній зв'язку між комп'ютерами. У Internet використовуються практично усі відомі в даний час способи зв'язку від простого проводу (вита пари) до волоконно-оптичних ліній зв'язку (ВОЛЗ).

Для кожного типу ліній зв'язку розроблений відповідний протокол логічного рівня, що займається керуванням передачею інформації з каналу. До протоколів логічного рівня для телефонних ліній відносяться протоколи SLIP (Serial Line Interface Protocol) і PPP (Point to Point Protocol). Для зв'язку по кабелі локальної мережі - це пакетні драйвери плат ЛВС.

Протоколи мережного рівня відповідають за передачу даних між пристроями в різних мережах, тобто займаються маршрутизацією пакетів у мережі. До протоколів мережного рівня належать IP (Internet Protocol) і ARP (Address Resolution Protocol).

Протоколи транспортного рівня керують передачею даних з однієї програми в іншу. До протоколів транспортного рівня належать TCP (Transmission Control Protocol) і UDP (User Datagram Protocol).

Протоколи рівня сеансів зв'язку відповідають за установку, підтримку і знищення відповідних каналів. У Internet цим займаються вже згадані TCP і UDP протоколи, а також протокол UUCP (Unix to Unix Copy Protocol).

Протоколи представницького рівня займаються обслуговуванням прикладних програм. До програм представницького рівня належать програми, що запускаються, приміром, на Unix-сервері, для надання різних послуг абонентам. До таких програм відносяться: telnet-сервер, FTP-сервер, Gopher-сервер, NFS-сервер, NNTP (Net News Transfer Protocol), SMTP (Simple Mail Transfer Protocol), POP2 і POP3 (Post Office Protocol) і т.д.

До протоколів прикладного рівня відносяться мережні послуги і програми їхнього надання.

2. Будова мережі Інтернет

Інтернет - це великий комплекс, що включає локальні мережі й автономні комп'ютери, з'єднані між собою будь-якими засобами зв'язку, а також

програмне забезпечення, що забезпечує взаємодію всіх цих засобів на основі єдиного протоколу ТСР і адресного протоколу ІР.

2.1 Протоколи мережі Інтернет

Основне, що відрізняє Інтернет від інших мереж, -- це його протоколи -- TCP/IP. Узагалі, термін TCP/IP зазвичай означає все, що пов'язано з протоколами взаємодії між комп'ютерами в Інтернеті. Він охоплює ціле сімейство протоколів, прикладні програми, і навіть саму мережу. TCP/IP -- це технологія міжмережної взаємодії. Мережа, що використовує технологію TCP/IP, називається «internet». Якщо йдеться про глобальну мережу, що об'єднує безліч мереж із технологією TCP/IP, то її називають Інтернетом.

Незважаючи на те що в мережі Інтернет використовується велика кількість інших протоколів, мережу Інтернет часто називають ТСР/ІР-мережею, тому що ці два протоколи, безумовно, є найважливішими.

Як і в будь-якій іншій мережі, в Інтернеті існує 7 рівнів взаємодії між комп'ютерами: фізичний, логічний, мережний, транспортний, рівень сеансів зв'язку, представницький і прикладний рівень. Відповідно, кожному рівню взаємодії відповідає набір протоколів (тобто правил взаємодії). Розглянемо ці рівні зверху вниз.

2.2 Рівень користувача (прикладний)

Уявімо собі, що ми сидимо за комп'ютером і працюємо у Всесвітній мережі. Насправді ми працюємо з програмами, установленими на нашому комп'ютері. Назвемо їх клієнтськими програмами. Сукупність цих програм і становить для нас наш рівень користувача. Наші можливості в Інтернеті залежать від складу цих програм і від їхньої конфігурації. Тобто на рівні користувача наші можливості роботи в Інтернеті визначаються складом клієнтських програм.

На такому рівні Інтернет видається величезною сукупністю файлів з документами, програмами й іншими ресурсами, для роботи зякими і служать наші клієнтські програми. Чим ширші можливості цих програм, тим ширші й наші можливості. Є програма для прослуховування радіотрансляцій -- можемо слухати радіо; є програма для перегляду відео -- можемо дивитися кіно, а якщо є поштовий клієнт -- можемо одержувати й відправляти повідомлення електронної пошти.

2.3 Представницький рівень

А що дає нам можливість встановлювати на комп'ютері програми і працювати з ними? Звичайно ж, це його операційна система. Вона виступає посередником між людиною, комп'ютером і програмами.

На другому рівні й відбувається «розбір» із моделлю комп'ютера і його операційною системою. Вище цього рівня вони вагомі й відіграють роль. Нижче -- уже неважливі. Усе, що відбувається на нижчих рівнях, однаково стосується всіх типів комп'ютерів.

Якщо подивитися на Інтернет із цього рівня, то це вже не просто набір І файлів -- це величезний набір «дисків».

Протоколи представницького рівня займаються обслуговуванням прикладних програм. До програм представницького рівня належать програми, що запускаються, наприклад, на сервері, для надання різних послуг абонентам

До таких програм належать: Web-сервер, FTP-сервер, NNTP (Net News Transfer Protocol), і SMTP (Simple Mail Transfer Protocol), POP3 (Post Office Protocol) і т. д.

2.4 Рівень-сеансів зв'язку

Давайте уявимо собі комп'ютер із трьома жорсткими дисками. У комп'ютера є три власники. Кожний налаштував операційну систему так, щоб повністю використовувати «свій» диск, а для інших користувачів зробив його прихованим. Свою роботу вони починають з реєстрації -- вводять ім'я й пароль при вмиканні комп'ютера. Якщо запитати одного з них, скільки в його комп'ютері жорстких дисків, то він відповість, що тільки один, і буде правий -- у своєму персональному сеансі роботи з комп'ютером він ніколи не бачив ніяких інших дисків. Тієї ж думки дотримуватимуться і двоє інших. Такий самий погляд на Інтернет відкривається з висоти рівня сеансів. Для кожного сеансу зв'язку створюється свій канал, усередині якого і відбувається обмін інформацією. Протоколи рівня сеансів зв'язку відповідають за встановлення, підтримку і знищення відповідних каналів.

2.5 Транспортний рівень

Цей рівень відповідає за кодування того файлу, який збирається одержати користувач. Це залежить від мережі. Усередині університетської мережі діють одні правила, поза її межами -- інші. Ці правила називають протоколами. Інтернет тому і вважається всесвітньою мережею, що на всьому її просторі діє один-єдиний транспортний протокол -- TCP. На тих комп'ютерах, через які до Інтернету підключені малі локальні мережі, працюють шлюзи. Шлюзові програми перетворюють потоки даних із формату, прийнятого в і локальних мережах або на автономних комп'ютерах, у єдиний формат, прийнятий в Інтернеті.

Протоколи транспортного рівня керують передачею даних з однієї програми j в іншу. До протоколів транспортного рівня належать TCP (Transmission Control 1 Protocol) і UDP (User Datagram Protocol).

Таким чином, якщо глянути на Інтернет на цьому рівні, то можна сказати, І що це глобальна комп'ютерна мережа, у якій відбувається передача даних за допомогою протоколу TCP.

2.6 Мережний рівень

Якщо сполучити між собою кілька комп'ютерів і пересилати між ними дані, нарізані на пакети за протоколом TCP, це буде не Інтернет, а Інтранет -- різновид локальної мережі. Такі мережі існують -- їх називають 1 корпоративними. Вони популярні тим, що всі програми користувача, розроблені \ для Інтернету, можна використовувати і в Інтранеті.

Інтернет відрізняється від локальних мереж не тільки єдиним транспортним протоколом, але і єдиною системою адресації.

Протоколи мережного рівня відповідають за передачу даних між пристроями в різних мережах, тобто займаються маршрутизацією пакетів у мережі. До протоколів мережного рівня належать IP (Internet Protocol) і ARP (Address Resolution Protocol).

Якщо дивитися на Інтернет з п'ятого рівня, то можна сказати, що Інтернет -- це всесвітнє об'єднання безлічі комп'ютерів, кожен з яких має унікальну ІР-адресу.

2.7 Рівень з'єднання (логічний рівень)

Справа доходить до того, щоб фізично передати сигнали з одного комп'ютера на інший, наприклад за допомогою модему. На цьому рівні цифрові дані з пакетів, створених раніше, накладаються на фізичні сигнали, що генеруються модемом, і змінюють їх (прийнято казати - модулюють). Як і всі операції у комп'ютері, ця операція відбувається під керуванням програм. У цьому випадку працюють програми, встановлені разом із драйвером модему. З точки зору шостого рівня Інтернет -- це сукупність комп'ютерних мереж або автономних комп'ютерів, об'єднаних усілякими засобами зв'язку.

Для кожного типу ліній зв'язку розроблений відповідний протокол логічного рівня, що керує передачею інформації з каналу. До протоколів логічного рівня для телефонних ліній належать протоколи SLIP (Serial Line Interface Protocol) і РРР (Point to Point Protocol). Для зв'язку через кабелі локальної мережі - це пакетні драйвери плат ЛОМ.

2.8 Фізичний рівень

Якщо подивитися з «найнижчого» рівня, Інтернет видається всесвітньою павутиною дротів й інших каналів зв'язку. Сигнал від одного модему (або іншого аналогічного пристрою) відправляється через канал зв'язку до іншого пристрою Фізично цей сигнал може бути пучком світла, потоком радіохвиль, пакетом звукових імпульсів і т. ін. На фізичному рівні можна забути про дані, якими цей сигнал промодульований. Люди, що займаються Інтернетом на цьому рівні, можуть взагалі нічого не розуміти в комп'ютерах.

Протоколи фізичного рівня визначають вид і характеристики ліній зв'язку між комп'ютерами. В Інтернеті використовуються практично всі відомі на сьогодні способи зв'язку від простого проводу (витка пари) до волоконно-оптичних ліній зв'язку (ВОЛЗ). Протокол Інтернету (IP)

Різні частини Інтернету - складові мережі -- з'єднуються між собою за допомогою комп'ютерів, вузлів, у такий спосіб Мережа пов'язується воєдино. Мережі ці можуть бути Ethernet, Token Ring, мережі на телефонних лініях, пакетні радіомережі й т. ін. Виділені лінії і локальні мережі -- аналоги залізниць, літаків пошти і поштових відділень, листонош. З їхньою допомогою пошта рухається з місця на місце. Вузли -- аналоги поштових відділень, де приймається рішення, як переміщати дані («пакети») у мережі, так само, як поштовий вузол визначає подальший шлях поштового конверта. Відділення або вузли не мають прямих зв'язків з усіма іншими. Якщо ви відправляєте конверт із Донецька в село на Закарпаття, звичайно ж, пошта не найматиме літак, що полетить з Донецького аеропорту прямо в карпатські ліси, просто місцеве поштове відділення відправляє послання на підстанцію в потрібному напрямку, та, у свою чергу, далі в напрямку пункту призначення на наступну підстанцію; таким чином лист послідовно наближається до пункту призначення, поки не досягне поштового відділення, у віданні якого знаходиться потрібний об'єкт і яке доставить повідомлення одержувачеві

Для роботи такої системи потрібно, щоб кожна підстанція знала про існуючі зв'язки і про те, на яку з найближчих підстанцій оптимально треба передати адресований пакет. Приблизно така ж ситуація і в Інтернеті: вузли з'ясовують, куди йде ваш пакет даних, вирішують, куди його далі відправити, і відправляють. На кожній поштовій підстанції визначається наступна підстанція, куди буде далі направлена кореспонденція, тобто намічається подальший шлях (маршрут) -- цей процес називається маршрутизацією. Для здійснення маршрутизації кожна підстанція має таблицю, у якій адресі пункту призначення (або індексу) відповідає вказівка поштової підстанції, куди слід надсилати далі цей конверт (бандероль). їхні мережні аналоги називаються таблицями маршрутизації. Ці таблиці розсилаються поштовим підстанціям централізовано відповідним поштовим підрозділом. Час від часу розсилаються розпорядження про зміни й доповнення до цих таблиць. Як і будь-які інші дії, складання й модифікація таблиць маршрутизації (цей процес також є частиною маршрутизації і називається так само) визначаються відповідними правилами -- протоколами ІСМР (Internet Control Message Protocol), RIP (Routing Internet Protocol) і OSPF (Open Shortest Path First). Вузли, що займаються маршрутизацією, називаються маршрутизаторами.

Якщо ви бажаєте відправити лист і хочете, щоб ваш лист досяг місця призначення, ви не можете просто кинути аркуш паперу в ящик. Вам належить вкласти його в стандартний конверт і написати на ньому адресу одержувача в стандартній формі. Тільки тоді пошта зможе правильно обробити ваш лист і доставити його за призначенням. Аналогічно в Інтернеті існує набір правил поводження з пакетами -- протоколи. Протокол IP бере на себе клопіт про адресацію або підтвердження того, що вузли розуміють, що треба робити з вашими даними на шляху їхнього подальшого проходження. Згідно з нашою аналогією, протокол Інтернет працює так само, як правила обробки поштового конверта. На початку кожного вашого послання вміщується заголовок, який несе інформацію про адресата, мережу. Щоб визначити, куди і як доставити пакет даних, цієї інформації достатньо.

Адреса в Інтернеті складається з 4 байт. Байти відокремлюються один від одного крапками: 123.45,67.89 або 3.33.33.3. Насправді адреса складається з кількох частин. Оскільки Інтернет є мережею мереж, початок адреси говорить вузлам Інтернету, частиною якої з мереж є ви. Правий кінець адреси говорить цій мережі, який комп'ютер або хост повинен одержати пакет. Кожен комп'ютер в Інтернеті має в цій схемі унікальну адресу, аналогічно до звичайної поштової адреси, а ще точніше -- індексу. Обробка пакета відповідно до адреси також аналогічна. Поштова служба знає, де знаходиться зазначене в адресі поштове відділення, а поштове відділення докладно знає підопічний район. Інтернет знає, де шукати вказану мережу, а ця мережа знає, де в ній знаходиться конкретний комп'ютер.

Для визначення, де в локальній мережі знаходиться комп'ютер із цією числовою IP-адресою, локальні мережі використовують свої власні протоколи мережного рівня.

Числова адреса комп'ютера в Інтернеті аналогічна до поштового індексу відділення зв'язку. Перші цифри індексу говорять про регіон (наприклад 83 -- це Донецьк, 00 -- Київ і т. д.), останні дві цифри -- номер поштового відділення в місті, області або районі. Проміжні цифри можуть стосуватися як регіону, так і відділення, у залежності від територіального розподілу й виду населеного пункту. Аналогічно існує кілька типів адрес в Інтернеті (типи: А, В, С, D, Е), які по-різному поділяють адресу на поля номера мережі й номера вузла, від типу такого поділу залежить кількість можливих різних мереж і машин у таких мережах.

Через обмежені можливості устаткування інформація, що пересилається через мережі IP, ділиться на частини (за межами байтів), що розкладаються в окремі пакети. Довжина інформації усередині пакета зазвичай складає від 1 до 1500 байт. Це захищає мережу від монополізації яким-небудь користувачем і надає всім приблизно рівні права. У зв'язку з цим, якщо мережа недостатньо швидка, чим більше користувачів її одночасно використовує, тим повільніше вона спілкуватиметься з кожним.

Одна з переваг Інтернету полягає в тому, що одного протоколу IP вже цілком достатньо для роботи (у принципі). Як тільки дані переносяться в оболонку IP, мережа має всю необхідну інформацію для їх передачі з вихідного комп'ютера одержувачеві, однак надзвичайно незручну для користувача. Тому треба побудувати на основі послуг, які надає IP, більш досконалу й зручну систему. Для цього спочатку слід розібратися з деякими важливими проблемами, що мають місце при пересиланні інформації:

-- більшість інформації, що пересилається, довша, ніж 1500 символів. Що було б, якби пошта пересилала тільки поштові картки і відмовлялася б від пересилання чого-небудь більшого, наприклад листів, довших за одну сторінку? Практичної користі від такої пошти було б дуже небагато;

-- можливі й невдачі. Пошта, як це нерідко буває, втрачає листа; мережа теж іноді втрачає пакети або спотворює інформацію в них. На відміну від пошти, Інтернет може з честю виходити з таких скрутних положень;

-- пакети можуть приходити в послідовності, відмінній від початкової. Пара листів, відправлених один за одним через день, не завжди приходить до одержувача в тому ж порядку; це справедливо і для Інтернету.

Таким чином, наступний рівень Інтернету повинен забезпечити спосіб пересилання великих масивів інформації і подбати про усунення «спотворень», що можуть виникати з вини мережі. Протокол управління передачею (TCP)

Transmission Control Protocol -- це протокол, тісно пов'язаний з IP, що використовується в аналогічних цілях, але на вищому рівні -- транспортному. Часто ці протоколи, через їхній тісний зв'язок, іменують разом як TCP/IP. Термін «TCP/IP» зазвичай означає усе, що пов'язане з протоколами TCP і IP. Він охоплює ціле сімейство протоколів, прикладні програми і навіть саму мережу. До складу сімейства входять протоколи TCP, UDP, ІСМР, telnet, FTP і чимало інших. TCP/IP -- це технологія міжмережної взаємодії, технологія інтернет. Мережа, що використовує технологію Інтернет, називається Інтернет.

Сам протокол TCP займається проблемою пересилання великих обсягів інформації, спираючись на можливості протоколу IP. Як можна переслати книгу поштою, якщо та приймає тільки листи і нічого більше? Дуже просто: розділити її на сторінки і відправити сторінки окремими конвертами. Одержувач, керуючись номерами сторінок, легко зможе книгу відновити. Цим простим і природним методом користується TCP.

TCP поділяє інформацію, яку треба переслати, на кілька частин. Нумерує кожну частину, щоб пізніше відновити порядок. Щоб пересилати цю нумерацію разом із даними, він обкладає кожну частину інформації своєю обкладинкою -- конвертом, який містить відповідну інформацію. Це і є TCP-конверт. Такий TCP-пакет розміщається в окремий IP-конверт і виходить IP-пакет, із яким мережа уже вміє спілкуватися.

Одержувач розпаковує IP-конверти і бачить TCP-конверти, розпаковує їх і розташовує дані в послідовності частин у відповідне місце. Якщо чогось не вистачає, він вимагає переслати цей шматочок знову. Зрештою інформація збирається в необхідному порядку і повністю відновлюється. Тепер цей масив пересилається вище до користувача (на диск, на екран, на друк).

Насправді це трохи спрощений погляд на TCP. У реальності пакети не тільки губляться, але й можуть спотворюватися при передачі через наявність перешкод на лініях зв'язку. TCP вирішує і цю проблему. Для цього він користується системою кодів, які виправляють помилки. Існує ціла наука про такі кодування. Найпростішим прикладом є код із додаванням до кожного пакета контрольної суми (і до кожного байта біта перевірки на парність). При вкладанні в ТСР-конверт обчислюється контрольна сума, яка записується в TCP-заголовок. Якщо при прийомі заново обчислена сума не збігається з тією, що вказана на конверті, виходить, щось тут не те, -- десь дорогою щось переплуталося, отже, доведеться переслати цей пакет наново, що й робиться.

Великі можливості TCP вимагають великої продуктивності процесора і великої пропускної здатності мережі. Коли прикладний процес починає використовувати TCP, то починають спілкуватися модуль TCP на машині користувача й модуль на машині сервера. Ці два кінцеві модулі TCP підтримують інформацію про стан з'єднання -- віртуального каналу. Цей віртуальний канал споживає ресурси обох кінцевих модулів TCP. Один прикладний процес пише дані в TCP-порт, звідкіля вони модулями відповідних рівнів ланцюжком передаються через мережу, й видаються в TCP-порт на іншому кінці каналу, й інший прикладний процес читає їх звідси -- зі свого TCP-порту. Усе і це створює видимість виділеної лінії зв'язку двох користувачів, гарантує незмінність переданої інформації: що входить на одному кінці, те ж вийде з іншого.

Хоча насправді жодна пряма лінія відправникові й одержувачеві в безроздільне володіння не виділяється (інші користувачі можуть використовувати ті ж самі вузли і канали зв'язку в мережі в проміжках між їхніми пакетами), але зовні це практично саме так і виглядає. Існує і спрощена версія протоколу TCP, призначена для пересилання невеликих порцій даних -- протокол UDP (User Datagram Protocol -- протокол дейтаграм користувача). UDP більш простий, ніж TCP, оскільки він не піклується про можливу втрату даних, пакетів, про зберігання правильного порядку даних і т. д. UDP використовується для клієнтів, які посилають тільки короткі повідомлення і можуть просто заново послати повідомлення, якщо відгук підтвердження не прийде досить швидко.

Припустимо, що ви пишете програму, яка переглядає базу даних із телефонними номерами де-небудь в іншому місці мережі. Зовсім немає потреби встановлювати TCP-зв'язок, щоб передати десяток байт у кожному напрямку. Ви можете просто помістити ім'я в UDP-пакет, запакувати це в IP-пакет і послати. На іншому кінці прикладна програма одержить пакет, прочитає ім'я, подивиться телефонний номер, покладе його в інший UDP-пакет і відправить назад. Що відбудеться, якщо пакет дорогою загубиться? Ваша програма тоді повинна діяти так: якщо вона чекає відповіді занадто довго і стає зрозумілим, що пакет загубився, вона просто повторює запит, тобто посилає ще раз те ж саме послання. Так забезпечується надійність передачі при використанні протоколу UDP.

2.9 Система доменних імен

Ми вже говорили, що для роботи протоколу TCP/IP необхідно, щоб кожен вузол мережі мав свою адресу. Однак числові адреси добрі для зв'язку машин, люди ж віддають перевагу іменам. Досить важко запам'ятати й використовувати адреси типу 192.112.36.5. Тому комп'ютерам в Інтернеті для зручності користувачів були надані власні імена. Усі додатки Інтернету дозволяють користуватися системними іменами замість числових адрес.

Для кращого розуміння ми використовували поштову аналогію. Мережні числові адреси аналогічні до поштової індексації. Машини, що сортують кореспонденцію на поштових вузлах, орієнтуються саме за індексами і, тільки якщо з індексами виходить якась плутанина, передають пошту на розгляд людям, що за адресою можуть визначити правильний індекс поштового відділення місця призначення. Натомість людям приємніше й зручніше мати справу з географічними назвами -- це аналоги доменних імен.

Звичайно, таке іменування має свої власні проблеми. Насамперед, треба переконатися, що жодні два комп'ютери, включені в мережу, не мають однакових імен. Необхідно також забезпечити перетворення цих імен у числові адреси, для того щоб машини (і програми) могли розуміти нас: техніка, як і раніше, спілкується мовою цифр. Крім того, система імен повинна підтримувати величезну кількість вузлів мережі й оперативно реагувати на їхню зміну. Така система була створена, її назвали доменною системою імен -- DNS, а спосіб адресації -- способом адресації за доменним принципом. DNS іноді ще називають регіональною системою найменувань.

Доменна система імен -- це метод призначення імен шляхом передачі мережним групам відповідальності за їхню підмножину імен. Кожен рівень цієї системи називається доменом. Домени в іменах відокремлюються один від одного крапками: dynamo.kiev.ua, internet.donetsk.ua, microsoft.com. В імені може бути різна кількість доменів, але практично їх не більше п'яти. У процесі руху по доменах зліва направо в імені, кількість імен, що входять до відповідної групи, зростає.

Першою в імені стоїть назва робочої машини -- реального комп'ютера з ІР-адресою. Це ім'я створене і підтримується адміністратором. Домен передостаннього, другого рівня є частиною національної мережі (наприклад, Україна -- домен ua). Для США найменування країни за традицією опускається, там найбільшими об'єднаннями є мережі освітніх (edu), комерційних (com), державних (gov), військових (mil) установ, а також мережі інших організацій (org) і мережних ресурсів (net).

Адміністратор домену може створювати або змінювати будь-які підлеглі йому імена. Якщо адміністратор домену pupkin.donetsk.ua вирішить поставити новий комп'ютер і назвати його vasya, він ні в кого не буде запитувати дозволу, усе, що від нього потрібно, -- це додати нове ім'я vasya.pupkin. donetsk.ua у відповідну частину відповідної всесвітньої бази даних, і, рано чи пізно, кожен, кому буде потрібно, довідається про це ім'я. Якщо кожен адміністратор дотримується таких простих правил і завжди переконується, що імена, які він надає, єдині в безлічі підлеглих імен, то жодні дві системи, де б вони не знаходилися в мережі Інтернет, не зможуть отримати однакових імен.

Ця ситуація аналогічна до ситуації з присвоєнням географічних назв -- організацією поштових адрес. Назви всіх країн розрізняються. Розрізняються назви всіх провінцій, областей, округів, і ці назви затверджуються в державному масштабі з Центру. Те ж саме і з назвами районів і міст. Влада міст затверджує назви вулиць і стежить за їхньою унікальністю. Таким чином, поштова адреса на основі географічних і адміністративних назв однозначно визначає точку призначення.

Оскільки Інтернет -- мережа світова, був потрібен також спосіб передачі відповідальності за імена усередині країн їм самим. Зараз прийняте двобуквене кодування держав. Так, наприклад, домен Україна називається ua, Росія -- ru, Білорусія -- by і т. д. США також включили в цю систему структурування для загальності й порядку. Усього ж кодів країн майже 300. Єдиний Інтернет-каталог знаходиться в SRI International (Менло-Парк, Каліфорнія, США) -- державній організації.

Як же використовувати цю систему? Автоматично. Вам треба лише вжити ім'я І на комп'ютері, котрий розуміє, як поводитися з DNS. Вам ніколи не доведеться і самим розшукувати адресу, що відповідає цьому імені, або подавати спеціальну команду для її пошуку. Ви можете це зробити для власного задоволення, але потреби в цьому немає. Усі комп'ютери Інтернет здатні користуватися доменною системою? комп'ютер, що працює у мережі, завжди знає свою власну мережну адресу.

Коли ви користуєтеся ім'ям, наприклад, www.terrikon. dn.ua, комп'ютер повинен перетворити його на адресу. Для цього він починає запитувати допомогу в DNS-серверів. Це вузли, робочі машини, що володіють відповідною базою даних, до обов'язків яких входить обслуговування такого роду запитів. DNS-cepвер починає обробку імені з правого його кінця і рухається по ньому вліво, тобто спочатку здійснює пошук адреси в найбільшій групі (домені), потім поступово звужує пошук. Але для початку опитується на предмет наявності в нього потрібної інформації місцевий вузол. Тут можливі три випадки:

-- місцевий сервер знає адресу, тому що ця адреса міститься в його частині всесвітньої бази даних;

-- місцевий сервер знає адресу, тому що хтось недавно вже запитував ту ж адресу. Коли запитується адреса, сервер DNS утримує її у себе в пам'яті протягом якогось часу, саме на випадок, якщо хто-небудь ще захоче пізніше взнати ту ж саму адресу -- це підвищує ефективність системи;

-- місцевий сервер адреси не знає, але знає, як її з'ясувати.

Як місцевий сервер може дізнатися про запитану адресу? У його прикладному або системному програмному забезпеченні є інформація про те, як зв'язатися з корінним сервером. Це сервер, що знає адреси серверів імен вищого рівня (крайніх правих в імені), тут це рівень держав (рангу домену uа). У нього запитується адреса комп'ютера, відповідального за зону uа. Місцевий DNS-сервер зв'язується з цим сервером і запитує в нього адресу сервера, відповідального за домен dn.ua. Тепер уже запитується цей сервер і в нього запитується адреса робочої машини terrikon.

Насправді для підвищення ефективності пошук починається не з самого верху, а з найменшого домену, до якого належите і ви, і комп'ютер, ім'я якого ви запитали. Наприклад, якщо вузол має ім'я microsoft.com, то опитування почнеться (якщо ім'я не з'ясується відразу) не із всесвітнього сервера, щоб узнати адресу сервера групи com, а відразу з групи com, що помітно скорочує пошук і за обсягом, і за часом.

Цей пошук адреси аналогічний до пошуку шляху листа без написаного поштового індексу. Як визначається цей індекс? Усі регіони пронумеровані -- це перші цифри індексу. Лист пересилається на центральний поштамт цього регіону, де є довідник із нумерацією районів цього регіону -- це наступні цифри індексу. Тепер лист іде на центральний поштамт відповідного району, де вже знають усі поштові відділення в підопічному районі. Таким чином, за географічною адресою визначається відповідний поштовий індекс. Так визначається й адреса комп'ютера в Інтернеті, але подорожує не послання, а запит вашого комп'ютера про цю адресу. І на відміну від випадку з поштою, інформація про адресу доходить до вас, ніби районний поштамт місця призначення відправив вам лист, люб'язно повідомляючи вам на майбутнє індекс, якого ви не знали. Існує кілька нюансів застосування доменної системи імен. -- Частини доменного імені говорять про те, хто відповідальний за підтримку цього імені, тобто в чиєму підпорядкуванні-віданні воно знаходиться. Вони можуть узагалі нічого не повідомляти про власника комп'ютера, що відповідає цій IP-адресі, або навіть (незважаючи на коди країн) де ж ця машина знаходиться. Можна, наприклад, мати в Антарктиді машину з ім'ям antarktida.donetsk.ua. Це абсолютно ненормально, але ніяким законам не суперечить.

-- Частини доменного імені навіть не завжди вказують локальну мережу, у якій розташований комп'ютер. Часто доменні імена й мережі перекриваються, і твердих зв'язків між ними немає: дві машини одного домену можуть не належати до однієї мережі. Наприклад, системи firmal.donetsk.ua і firma 2.donetsk.ua можуть знаходитися в зовсім різних мережах. І повторимо ще раз: доменні імена вказують на відповідального за домен.

-- У машини може бути багато імен. Зокрема, це справедливо для машин, що надають які-небудь послуги, що у майбутньому можуть бути переміщені під опіку іншої машини. Коли ці служби будуть переміщені, то ім'я, під яким ця машина виступала в ролі такого сервера, буде передане новій машині-серверу разом із послугами, -- для зовнішніх користувачів нічого не зміниться. По суті, вони будуть продовжувати користуватися цією службою, запитуючи її за тим самим іменем, незалежно від того, який комп'ютер насправді займається обслуговуванням. Імена, що за змістом відносяться до служби, називаються «канонічними іменами», або «именами» (cnames). В Інтернеті вони зустрічаються найчастіше. Наприклад, ім'я www.shop.dn.ua вказує на Web-сервер, а не на FТР-сервер.

-- Для зв'язку імена необов'язкові. Коли вам прийде повідомлення: «адресат невідомий», яке означає, що Інтернет не може перетворити використане вами ім'я в число, -- ім'я більше недієздатне в тому вигляді, у якому його знає ваш комп'ютер. Одного разу роздобувши числовий еквівалент імені, ваша система перестає використовувати для зв'язку на машинному рівні доменну форму адреси.

-- Запам'ятовувати краще імена, а не числові адреси. Адреси прив'язані до конкретних точок мережі. Якщо комп'ютер, що надає якісь послуги, переноситься з одного будинку в інший, його мережне розташування, а отже, і адреса, швидше за все, зміняться. Ім'я ж змінювати не треба. Коли адміністратор надає нову адресу, йому потрібно тільки обновити запис імені в базі даних так, щоб ім'я вказувало на нову адресу. Через те що ім'я працює як і раніше, вас зовсім не повинно турбувати те, що комп'ютер розташований вже в іншому місці.

Регіональна система імен, можливо, і виглядає складно, але це одна з тих складових, що роблять спілкування з мережею більш простим і зручним. Безсумнівна перевага доменної системи полягає в тому, що вона розбиває Інтернет на набір повністю доступних для огляду і керованих частин.

Хоча мережа включає мільйони комп'ютерів, усі вони пойменовані, й іменування це організовано в зручній раціональній формі, що спрощує роботу.

3. Сервіси Internet

Серверами називаються вузли мережі, призначені для обслуговування запитів клієнтів - програмних агентів, що витягають чи інформацію віддають її в мережу і працюючих під безпосереднім керуванням користувачів. Клієнти надають інформацію в зрозумілому і зручному для користувачів виді, у те час як сервери виконують службові функції по збереженню, поширенню, керуванню інформацією і видачу її по запиті клієнтів. Кожен вид сервісу в Internet надається відповідними серверами і може використовуватися за допомогою відповідних клієнтів.

3.1 WWW

Сервіс WWW - всесвітня павутина, забезпечує представлення і взаємозв'язки величезної кількості гіпертекстових документів, що включають текст, графіку, звук і відео, розташованих на різних серверах по усьому світі і зв'язаних між собою за допомогою посилань у документах. Поява цього сервісу значно спростило доступ до інформації і стало однієї з основних причин росту Internet з 1990 року. Сервіс WWW функціонує з використанням протоколу HTTP.

Для використання цього сервісу застосовуються програми-броузеры, найбільш популярними з який у даний момент є Netscape Navigator і Internet Explorer.

“Web browsers” - не що інше, як засобу перегляду; вони виконані за аналогією з безкоштовною комунікаційною програмою за назвою Mosaic, створеної в 1993 р. у лабораторії Національного центра суперкомп'ютерів (National Center for Supercomputing Applications) при Університеті шт. Іллінойс для полегшення доступу до WWW. Що ж можна одержати за допомогою WWW? Майже усе, що асоціюється з поняттям “робота в системі Internet”, - від самих останніх фінансових новин до інформації про медицину й охорону здоров'я, музиці і літературі, домашніх тваринних і кімнатних рослинах, кулінарії й автомобільній справі. Можна замовляти авіаквитки в будь-яку частину світу (реальні, а не віртуальні), туристичні проспекти, знаходити необхідне програмне і технічне забезпечення для свого ПК, грати в ігри з далекими (і невідомими) партнерами і стежити за спортивними і політичними подіями у світі. Нарешті, за допомогою більшості програм із засобами доступу до WWW можна одержати доступ і до телеконференцій (усього їх близько 10 000), куди містяться повідомлення на будь-які теми - від астрології до мовознавства, а також обмінюватися повідомленнями по електронній пошті.

Завдяки засобам перегляду WWW хаотичні джунглі інформації в Internet здобувають форму звичних акуратно оформлених сторінок з текстом і фотографіями, а в деяких випадках навіть з відеосюжетами і звуком. Привабливі титульні сторінки (home pages) відразу ж допомагають зрозуміти, яка інформація піде далі. Тут є всі необхідні заголовки і підзаголовки, вибирати які можна за допомогою лінійок прокручування як на звичайному екрані Windows чи Macintosh. Кожне ключове слово з'єднується з відповідними інформаційними файлами за допомогою гіпертекстових зв'язків. І нехай термін “гіпертекст” вас не лякає: гіпертекстові зв'язки - це приблизно та ж саме, що виноска в статті енциклопедії, що починається зі слів “дивися також...” Замість того, щоб перегортати сторінки книги, Вам досить клацнути мишею на потрібному ключовому слові (для зручності воно виділяється на екрані чи кольором шрифтом), і перед вами з'явиться необхідний матеріал. Дуже зручно, що програма дозволяє повертатися до раніше переглянутих чи матеріалів, клацнувши мишею, рухатися далі.

E-MAIL

E-mail - електронна пошта. За допомогою E-mail можна обмінюватися особистими чи діловими повідомленнями між адресатами, що мають E-mail адреса.

Ваша електронна адреса вказується в контракті на підключення (youname@ukrpack.net). Наш сервер електронної пошти, на якому для Вас заводиться поштова скринька, працює на зразок звичайної поштової відділення, на которое приходить Ваша пошта. Ваша електронна поштова адреса - це аналог орендованої абонентської шухляди в поштовій відділення. Послані Вами повідомлення відразу направляються адресату, зазначеному в листі, а повідомлення, що прийшли Вам, очікують у Вашій абонентській шухляді, поки Ви їх не заберете. Ви можете посилати і приймати електронну пошту від будь-якого обличчя, що має електронну адресу. Для передачі повідомлень в основному використовується протокол SMTP, а для прийому - POP3.

Ви можете використовувати різноманітні програми для роботи з E-mail - спеціалізовані, наприклад Eudora, чи ж убудовані в Web броузер, наприклад Netscape Navigator.

NEWS/USENET

Usenet - це всесвітній дискусійний клуб. Він складається з набору конференцій (“newsgroups”), імена яких організовані ієрархічно відповідно до обговорюваних тем. Повідомлення (“articles” чи “messages”) посилаються в ці конференції користувачами за допомогою спеціального програмного забезпечення. Після посилки повідомлення розсилаються на сервери новин і стають доступними для прочитання іншими користувачами.

Можна послати повідомлення і переглянути відгуки на нього, що з'являться надалі. Тому що той самий матеріал читає безліч людей, то відкликання починають накопичуватися. Усі повідомлення по одній тематиці утворять потік (“thread”) [у російській мові в цьому ж значенні використовується і слово “тема”]; таким чином, хоча відгуки могли бути написані в різний час і перемішатися з іншими повідомленнями, вони все рівно формують цілісне обговорення. Ви можете підписатися на будь-яку конференцію, переглядати заголовки повідомлень у ній за допомогою програми читання новин, сортувати повідомлення по темах, щоб було зручніше стежити за обговоренням, додавати свої повідомлення з коментарями і задавати питання. Для прочитання і відправлення повідомлень використовуються програми читання новин, наприклад убудована в броузер Netscape Navigator - Netscape News чи Internet News від Microsoft, що поставляється разом з останніми версіями Internet Explorer.

FTP

FTP - це метод пересилання файлів між комп'ютерами. Триваючі розробка програмного забезпечення і публікація унікальних текстових джерел інформації гарантують: світові архіви FTP залишаться що зачаровує і постійно мінливою скарбницею.

Ви навряд чи знайдете в FTP-архівах комерційні програми, тому що ліцензійні угоди забороняють їхнє відкрите поширення. Зате знайдете умовно-безкоштовне і загальнодоступне програмне забезпечення. Це різні категорії: загальнодоступні програми (public domain) дійсно безкоштовні, а за умовно-безкоштовне програмне забезпечення (shareware) потрібно заплатити автору, якщо після іспитового терміну Ви вирішите залишити собі програму і користатися нею. Зустрінуться Вам і так називані безкоштовні програми (freeware); їхні творці зберігають за собою авторські права, але дозволяють користатися своїми утворами без якої-небудь оплати.

Для перегляду FTP-архівів і одержання файлів, що зберігаються на них, Ви можете скористатися спеціалізованими програмами - WS_FTP, CuteFTP, чи ж використовувати броузеры WWW Netscape Navigator і Internet Explorer - у них містяться убудовані засоби роботи з FTP-серверами.

Telnet

Remote Login - вилучений доступ - робота на вилученому комп'ютері в режимі, коли ваш комп'ютер эмулирует термінал вилученого комп'ютера, тобто Ви можете робити всі те ж (чи майже усі), що можна робити зі звичайного термінала машини, з яким Ви установили сеанс вилученого доступу.

Програма, що обслуговує вилучені сеанси, називається telnet. telnet має набір команд, що керують сеансом зв'язку і його параметрів. Сеанс забезпечується спільною роботою програмного забезпечення вилученого комп'ютера і Вашого. Вони встановлюють TCP-зв'язок і спілкуються через TCP і UDP пакети.

Програма telnet входить у постачання Windows і встановлюється разом з підтримкою протоколу TCP/IP.

Proxy-сервер

Proxy (“ближній”) сервер призначений для нагромадження інформації, до якої часто звертаються користувачі, на локальній системі. При підключенні до Internet з використанням proxy-сервера Ваші запити спочатку направляються на цю локальну систему. Сервер витягає необхідні ресурси і надає їх Вам, одночасно зберігаючи копію. При повторному звертанні до того ж ресурсу надається збережена копія. Таким чином, зменшується кількість вилучених з'єднань.

Використання proxy-сервера може трохи збільшити швидкість доступу якщо канал зв'язку Вашого провайдера Internet недостатньо продуктивний. Якщо ж канал зв'язку досить могутній, швидкість доступу може навіть трохи знизитися, оскільки при витягу ресурсу замість одного з'єднання від користувача до вилученого комп'ютера виробляється два: від користувача до proxy-сервера і від proxy-сервера до вилученого комп'ютера.

3.2 Доступ в Інтернет

Доступ в Інтернет зазвичай одержують через постачальників послуг (service provider). Ці постачальники продають різні види послуг, кожна з них має свої переваги й недоліки Критеріями оцінки вибору того або іншого провайдера можуть служити: кількість клієнтів, характеристики зовнішніх каналів, і наявність додаткових послуг (таких як Callback - зворотний виклик, коли ви додзвонюєтеся за допомогою модему до провайдера й ініціюєте зворотний дзвінок. Після цього за час з'єднання ви не оплачуєте вартість вихідних телефонних дзвінків).

Найбільш розповсюдженим способом підключення до мережі Інтернет для приватних користувачів є Dial-Up, тобто підключення через публічну телефонну мережу з використанням модему.

Доступ в Інтернет може бути організований у публічних бібліотеках, громадських установах. Зараз будь-який бажаючий може одержати повний доступ в Інтернет за помірну плату в численних Інтернет-кафе.

На підприємствах і установах зазвичай використовують постійне, або виділене, підключення до Інтернету. Локальна мережа організації через шлюз підключена кабельним з'єднанням безпосередньо до вузла провайдера. У цьому випад ку з'єднання з Мережею є завжди і немає необхідності займати телефонну лінію для дзвінка до провайдера. Виділене підключення має як правило, і більшу пропускну здатність, тому що відсутні перешкоди, властиві телефонним мережам, і є більш стійким.

3.3 Доступ користувачів до мережі Internet

Для роботи в мережі необхідно:

фізично приєднати комп'ютер до одного з вузлів мережі Internet;

одержати IP-адресу на постійній або тимчасовій основі;

встановити і настроїти програмне забезпечення - програми-клієнти тих сервісів, послугами яких мається намір скористатися.

Організаційно доступ до мережі користувачі дістають через провайдерів. Провайдер - це організація (юридична особа), що надає послуги у приєднанні користувачів до мережі Internet.

Як правило, провайдер має постійно ввімкнений досить продуктивний сервер, сполучений з іншими вузлами каналами з відповідною пропускною здатністю, і засоби для одночасного підключення кількох користувачів (багатоканальний телефон, багатопортова плата тощо).

Провайдери роблять подібну послугу на договірній основі, найчастіше орієнтуючись на час роботи користувача або обсяг даних, які пересилаються по мережі. При укладанні договору провайдер повідомляє клієнту всі атрибути, необхідні для підключення та настройки з'єднання (ідентифікатори, номери телефонів, паролі тощо). Як правило, користувачі навчальних закладів, великих організацій, фірм, підприємств приєднуються до мережі Internet через свою локальну мережу. На один із комп'ютерів локальної мережі покладається вирішення завдань proxy-сервера - управління локальною мережею й виконання функцій "посередника" між комп'ютерами користувачів та мережею Internet (proxy - представник, довірена особа).

Всі технічні й організаційні питання взаємодії з провайдером вирішує адміністратор мережі. Для користувачів розробляється інструкція, в якій наводиться перелік дій, які треба виконати для приєднання до мережі Internet. Технічно для приєднання до комп'ютера провайдера потрібні ПК, відповідне програмне забезпечення й модем - пристрій, що перетворює цифрові сигнали від комп'ютера на сигнали для передачі по телефонних лініях і навпаки. Комп'ютер провайдера може виконувати функції хост-машини або звертатися до більш потужних хост-машин для доступу до глобальних ресурсів мережі Internet через високопродуктивний канал передачі даних - магістраль.

Хост-машина (від англ. host - господар) - це комп'ютер, що виконує мережні функції, реалізуючи повний набір протоколів. Крім мережних функцій, хост-машина може виконувати завдання користувача (програми, розрахунки, обчислення). Деякі хост-машини можуть виконувати функції шлюзів - апаратних і програмних засобів для передачі даних між несумісними мережами, наприклад, між мережею Internet та мережами FidoNet. Роль шлюзу між мережею Internet і локальними мережами відіграє рroху-сервер.

4. Електрона пошта

Більшість користувачів, які проводять в Інтернеті досить часу, сприймають електронну пошту як щось дуже природнє. Вони вже не дивуються чаклунству, яке переносить повідомлення за долі секунди на край світу. Проте жаль! Електронна пошта у свій час надала імпульс створенню мережі. Це сама універсальна послуга Інтернет ще й досі є самою популярною у всіх сферах діяльності користувачів.

Електронною поштою можна надсилати не тільки письмові повідомлення, але й відформатовані документи, графіку, аудіофайли, програми. Через електронну пошту можна отримати послуги інших програм-клієнтів. Принцип такого використання email полягає у тому, що запит до хост-комп'ютеру можна надіслати у вигляді електронного листа, який має текст із стандартними формульоровками звернення до визначеного сервісу.

Насправді, більшість користувачів навіть самі не мають уяви про справжні можливості електронної пошти. Користувач може усвідомлювати себе великим асом у своїй справі, коли надсилає своє повідомлення і додає до нього файл. Проте, сучасна пошта Інтернет дозволяє значно більше. Ця технологія весь час розвивається, трансформується. Можна знайти багато дешевих пакетів програмного забезпечення, яке здатне поширити уявлення про можливості електронної пошти.