Принципы функционирования Internet: модели взаимодействия, протоколы, схемы адресации

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

На тему

«Принципы функционирования Internet: модели взаимодействия, протоколы, схемы адресации»

По дисциплине «Информатика»



Оглавление

1. Введение

2. Подключение к сети Интернет

2.1 «Доступ по вызову» (Dial-up Access)

2.2 Доступ по протоколам SLIP и РРР

2.3 Доступ UUCP

2.4 Подключение по технологии «coax at home»

3. Адресация в Интернет

3.1 Универсальный адрес сетевого ресурса

3.2 Схемы адресации сетевых ресурсов

3.3 Регистрация имени домена

4. Семейство протоколов TCP/IP

4.1 Введение в TCP/IP

4.2 Сетевое взаимодействие «клиент-сервер»

4.3 Недостатки протоколов

5. Заключение

6. Список литературы



1. Введение

При физическом соединении двух и более компьютеров образуются компьютерные сети.

Назначение всех видов компьютерных сетей определяется двумя функциями:

1. обеспечением совместной работы компьютеров и других устройств коллективного пользования (принтера, сканера и т.п.);

2. обеспечением доступа и совместного использования аппаратных, программных и информационных ресурсов сети (дискового пространства, коллективных баз данных и др.).

По территориально-организационным признакам компьютерные сети принято разделять на локальные - LAN (Local Area Network) и глобальные - WAN (Wide Area Network).

Локальные сети охватывают предприятия, группу учреждений или район и используют единый высокоскоростной канал передачи данных.

Глобальные сети распространяют свое действие по всему миру и используют все каналы связи, включая спутниковые.

Компьютерная сеть Интернет - это глобальная сеть, которая включает сети различных уровней, компьютеры и терминалы (для ввода и отображения данных).

Полноценную работу в Интернет могут обеспечить современные цифровые линии связи, использующие технологию ISDN (Integrated Services Digital Network). Такие линии связи позволяют получать интегрированные услуги инфокоммуникаций при скорости передачи от 64 до 2048 кбит/с.

Специальные стандарты - протоколы, обеспечивают необходимую совместимость на каждом уровне. Протоколы могут быть реализованы аппаратно-программными средствами, поэтому программы, поддерживающие протокол, также называют протоколами.

Основу сети Интернет составляет группа протоколов TCP/IP.

Протокол TCP (Transmission Control Protocol) - транспортного уровня, он управляет тем, как происходит передача информации (данные "нарезаются" на пакеты и маркируются).

IP (Internet Protocol) - протокол сетевого уровня, добавляет к пакету IP-адреса получателя и отравителя и отвечает на вопрос, как проложить маршрут для доставки информации.

Каждый компьютер, включенный в сеть - хост, имеет свой уникальный IP-адрес. Этот адрес выражается четырьмя байтами, например: 234.049.123.101, и регистрируется в Информационном центре сети- InterNIC или в Network Solutions Inc (NSI). Организация IP-адреса такова, что каждый компьютер, через который проходит TCP-пакет, может определить, кому из ближайших "соседей" его нужно переслать.

Для удобства пользователей в Интернет введена доменная адресация. Домены - группы компьютеров, имеющие единое управление и образующие иерархическую структуру. Доменное имя отражает иерархию доменов и состоит из сегментов, разделенных точкой. Например, interweb.spb.ru - адрес электронной справочной системы в Санкт-Петербурге. Самый последний (справа) называется именем домена верхнего уровня.

Для установления соединения между компьютерами в сети нужно знать адрес домена, включающего этот компьютер.



2. Подключение к сети Интернет

В 1969 году Министерством обороны США была создана сеть, которая явилась предшественницей Интернета, -- ARPANET. ARPANET была экспериментальной сетью. Она проектировалась для исследований методов построения сетей, которые были бы устойчивы к частичным повреждениям, получаемым, например, при бомбардировке, и способных в таких условиях продолжать нормальное функционирование.. Основной принцип построения сети: любой компьютер связывается как равный с равным с любым другим компьютером.

Международной организации по стандартизации (International Standards Organization, ISO) нужны были годы, чтобы создать окончательный стандарт для компьютерных сетей, однако пользователи не ждали, а действовали. Через несколько лет Интернет стал единственным приемлемым способом для связи разноплатформенных компьютеров.

Процесс улучшения сети идет постоянно. На самом деле Интернет не просто сеть -- это структура, объединяющая обычные сети. Что включает в себя Интернет? Раньше ответ был бы достаточно прост: все сети, работающие по протоколу IP и объединенные для формирования единой сети своих пользователей.

Всемирная паутина -- World Wide Web (WWW) появилась намного позже, в 1991 году. Ее автор -- Тим Бернерс Ли из Европейского центра ядерных исследований (CERN), расположенного в Женеве (Швейцария). Мало кому известная, появившаяся за счет энтузиазма, технология обеспечила лавинообразный рост популярности Интернета и появление того океана информации, который мы видим сейчас.

Для большинства пользователей мировой сети существует три основных информационных технологии Интернет: электронная почта (e-mail), файловые архивы FTP и World Wide Web. Чтобы воспользоваться этими полезными услугами, необходимо стать пользователем Интернет.

Как начать работу в сети? Какое оборудование для этого нужно? Постараемся подробно и осмысленно рассмотреть эти вопросы. Начнем обсуждение с выбора телекоммуникации, соединяющего пользователей между собой и/или с поставщиком Интернет-услуг. Наиболее распространенные способы соединения обычного пользователя с поставщиком сетевых услуг (провайдером) - это по коммутируемым линиям. Существует два способа подключения: dial-up connection (соединение с провайдером через телефонного оператора с максимальной пропускной способностью 56Кбит/c) и DSL (digital subscriber line - цифровая абонентская линия). Пропускная возможность DSL высока и в настоящее время этот способ подключения пользуется большой популярностью.

Радикальным улучшением обозначено применение сотовой, спутниковой или оптоволоконной связи. Последняя сегодня реализует пропускную способность до 1 Гбит/сек. Прежде чем говорить о информационных ресурсах Интернета, следует разобраться, каким образом можно подключиться к Всемирной сети. Ниже приведены основные способы, рис.1.

Рис. 1. Основные способы доступа к Интернету



Прямой (непосредственный) доступ к Интернету позволяет использовать самый полный спектр услуг Глобальной сети. Непосредственный доступ представляет собой прямой коннект локальной сети предприятия с Интернетом в качестве домена. Организация, имеющая прямой доступ, пользуется Сетью с высокой скоростью и высокой эффективностью постоянно, круглые сутки и практически 356 дней в году.

2.1 «Доступ по вызову» (Dial-up Access)

«Доступ по вызову» - это связь с Интернет-провайдером по коммутируемым телефонным каналам при помощи модема. Для того чтобы в течение месяца получать полный спектр услуг Интернета, достаточно иметь компьютер с установленной системой Microsoft Windows и любой модем (желателен со скоростью не ниже 14 400 bps). Достоинством такого вида доступа является относительно низкая стоимость услуг. Недостатками Dial-up соединения можно считать низкое качество и скорость канала передачи данных, высокую вероятность разрыва связи в самый неподходящий момент, длительное время, затрачиваемое пользователем на дозвон до провайдерского пула и авторизацию, и, наконец, занятость телефонной линии на протяжении всего сеанса работы в Интернете.

2.2 Доступ по протоколам SLIP и РРР

Использование такого вида доступа подразумевает наличие специального программного обеспечения, поддерживающего протоколы SLIP (Serial Line Internet Protocol) и РРР (Point to Point Protocol). Договорившись с поставщиком услуг о том, что работа в Интернете будет проходить именно по этим протоколам, предприятие подключается к Сети. После этого, как и при непосредственном доступе, в распоряжении предприятия абсолютно все ресурсы Глобальной сети, более того, оно входит в нее составной частью само, а не через сервер провайдера Интернета.

При работе со SLIP и РРР нет необходимости прокладывать в офис оптоволоконную магистраль, можно использовать выделенную коммутируемую телефонную линию, что гораздо дешевле. Единственным непременным условием для работы является то, что на компьютере должен быть установлен высокоскоростной модем.

SLIP является сетевым протоколом, позволяющим использовать для прямого выхода в Интернет обыкновенную телефонную линию и модем.

РРР - это более современная и совершенная версия протокола SLIP. Это более эффективный, быстрый и функциональный протокол. Соответственно, РРР более дорог, чем его аналог. Существует еще один протокол, который называется CSLIP (Compressed SLIP), созданный фирмой Lawrence Berkley Labs для телефонных линий с малой пропускной способностью. CSLIP - это модификация SLIP.

2.3 Доступ UUCP

Доступ UUCP (Unix-to-Unix CoPy) предназначен для пользователей платформ UNIX. UUCP используется для обмена файлами между двумя компьютерами. Возможности, предоставляемые данным видом доступа, ограниченны лишь работой с электронной почтой и новостями. Суть подключения UUCP сводится к тому, что на самом деле никакого Интернета на машине пользователя не будет. Доступом к Интернету владеет только провайдер, которой и предоставляет услуги UUCP. Компьютер пользователя соединяется в установленное время сервером провайдера и отправляет и принимает электронную почту. Дальше уже сетевые программы удаленного ПК будут пересылать корреспонденцию пользователя во Всемирную сеть.

адрес сервер протокол домен схема



2.4 Подключение по технологии «coax at home»

Технология «coax at home» позволяет получать доступ к Интернету, используя каналы кабельной телевизионной сети. В упрощенном виде такая структура строится следующим образом: используется подключение стандартного оборудования кабельного телевизионного центра, предназначенного для вещания, к Интернету через специальное устройство передачи данных, называемое головным модемом. Модем подключается посредством маршрутизатора к высокоскоростному каналу Интернета. После этого абоненту достаточно лишь установить на своем компьютере любую сетевую карту. Главные преимущества доступа к Интернету по методу «coax at home» - это высокая стабильность соединения, отсутствие непредвиденных разрывов связи, а также то, что на протяжении всего сеанса работы во Всемирной сети телефонная линия остается свободной.



3. Адресация в Интернет

3.1 Универсальный адрес сетевого ресурса

Широкое использование компьютерных сетей неспециалистами на сегодня стало возможно благодаря разработке простых в применении средств доступа к многообразным ресурсам Интернет. В первую очередь это относится к появлению специальных программ-клиентов WWW, называемых браузерами, обладающих “дружественным” графическим интерфейсом (т.е. способом взаимодействия пользователя с программой).

В основу построения адреса ресурса в Сети оказались заложены следующие понятия и принципы:

Расширяемость - новые адресные схемы должны были легко вписываться в существующий синтаксис URI (Uniform Resource Identifier - универсальный индикатор ресурса).

Полнота - по возможности, любая из существующих схем должна описываться посредством URI.

Читаемость - адрес должен быть легко читаем человеком, что вообще характерно для технологии WWW.

Прежде, чем рассмотреть различные схемы представления адресов, приведем пример простого адреса URI:

http://lemoi.phys.dvgu.ru/wst/index.html

http://www.dvgu.ru/users/data/Lessons.htm#Page1

В первом примере содержится обращение по протоколу http к компьютеру с доменным именем www.dvgu.ru с попыткой доступа в первом случае к области файла Lessons.htm с меткой Page1. Во втором примере перед двоеточием стоит идентификатор схемы адреса - "http". Это имя отделено двоеточием от остатка URI, который называется "путем". В данном случае путь состоит из доменного адреса машины, на которой установлен сервер HTTP, и пути от корня дерева сервера к файлу "index.html".

3.2 Схемы адресации сетевых ресурсов

Схема HTTP. Это основная схема для WWW. В схеме указываются ее идентификатор, адрес машины, TCR-порт, путь в директории сервера, поисковый критерий и метка.

Приведем несколько примеров URI для схемы HTTP:

http://lemoi.phys.dvgu.ru/wst/test.html

Это наиболее распространенный вид URI, применяемые в документах WWW.

В качестве адреса машины допустимо использование и IP-адреса:

http://144.206.160.40/test/test.html

Схема FTP. Данная схема позволяет адресовать файловые архивы FTP из программ-клиентов World Wide Web. При этом программа должна поддерживать протокол FTP. В данной схеме возможно указание не только имени схемы, адреса FTP-архива, но и идентификатора пользователя и даже его пароля. Наиболее часто используется для доступа к публичным архивам FTP:

ftp://dvo.ru/pub/movie.avi

Схема Gopher. Данная схема используется для ссылки на ресурсы распределенной информационной системы Gopher. Схема состоит из идентификатора и пути, в котором указывается адрес Gopher-сервера, тип ресурса и команда Gopher:

gopher://gopher.dvgu.ru:70:/7/kuku

Схема MAILTO. Данная схема предназначена для отправки почты по стандарту RFC-822 (стандарт почтового сообщения). Общий вид схемы выглядит так:

mailto:samardak@dvgu.ru

Схема TELNET. По этой схеме осуществляется доступ к ресурсу в режиме удаленного терминала. Обычно клиент вызывает дополнительную программу для работы по протоколу telnet.

telnet://guest:password@apollo.dvgu.ru

Схема FILE. WWW-технология используется как в сетевом, так и в локальном режимах. Для локального режима используют схему FILE.

file:///C/text/html/index.htm

3.3 Регистрация имени домена

Домены различаются по уровням иерархии, например в “lemoi.phys.dvgu.ru” lemoi - домен третьего уровня, phys - второго, dvgu - первого, а ru - верхнего. Создавая домен, необходимо зарегистрировать его в руководящей организации, тогда имя домена будет включено в имя ее домена. В 2004 году были приняты новые типы доменов верхнего уровня:

biz - домен для крупных и средних компаний, продвигающих свой бизнес;

info - информационный домен, который может быть использован для представления своей продукции или услуги в Интернет;

name - индивидуальный домен для представления персоналий в Интернете;

coop - домен для организаций стремящихся к кооперации;

aero - домен для авиакомпаний;

museum - домен для музеев.

Чтобы присоединиться ко всем, кроме государственного домена, необходимо иметь аргументы, соответствующие предъявляемым строгим требованиям.



4. Семейство протоколов TCP/IP

4.1 Введение в TCP/IP

Протокол в сетевых технологиях определяется как четко регламентированный свод правил, которые одинаково применимы для различных систем (программ, шлюзов, пакетов данных и др.), участвующих в передаче информации.

Структура протоколов TCP/IP имеет четыре основных уровня и приведена на рис.2.

Рис.2. Стек TCP/IP

Самый нижний (уровень IV) соответствует уровню доступа к сети, который работает на основе популярных стандартных протоколах физического и канального уровня, таких, как Ethernet, Token Ring, SLIP, PPP и других. Протоколы этого уровня отвечают за пакетную передачу данных в сети на уровне аппаратных средств.

Следующий уровень (уровень III) обеспечивает межсетевое взаимодействие при передаче пакетов данных из одной подсети в другую. В качестве протокола в стеке задействован протокол IP.

Следующий уровень (уровень II) является основным и работает на базе протокола управления передачей TCP. Этот протокол необходим для надежной передачи сообщений между размещенными на разных машинах прикладными программами за счет образования виртуальных соединений между ними.

И затем идет следующий уровень (уровень I),который называется на языке стека TCP/IP прикладным.

Так как стек TCP/IP существует достаточно давно, то он включает в себя большое количество протоколов и сервисов прикладного уровня. Классифицируем протоколы по характеру выполняемых задач.

Транспортные протоколы предназначены для управления передачей данных между двумя машинами:

TCP (Transmission Control Protocol). Этот протокол поддерживает передачу данных, которая основана на логическом соединении между передающим и принимающим компьютерами.

Протоколы маршрутизации предназначены для обработки адресов данных и определения наилучших путей до адресата. Кроме того, они обеспечивают разбиение больших сообщений на несколько маленьких сообщений, которые затем передаются последовательной цепочкой и компонуются в единое целое на компьютере-получателе:

IP (Internet Protocol). Протокол обеспечивает фактическую передачу данных.

Протоколы поддержки сетевого адреса используются для идентификации машины с уникальным номером и именем.

· ARP (Address Resolution Protocol). Протокол определяет уникальные числовые адреса машин в сети.

· DNS (Domain Name System). Протокол для определения числовых адресов по именам машин.

· RARP (Reverse Address Resolution Protocol). Протокол для определения адреса машин в сети, но способом, обратным ARP.

Прикладные сервисы представляют собой пользовательские программы, которые используются для получения доступа к различным услугам.

FTP (File Transfer Protocol). Протокол передачи файлов между компьютерами.

4.2 Сетевое взаимодействие «клиент-сервер»

В основу взаимодействия компонентов информационных сервисов Сети в большинстве случаев положена модель «клиент-сервер». Как правило, в качестве клиента выступает программа, которая установлена на компьютере пользователя, а в качестве сервера - программа, установленная у провайдера.

При этом возможны два варианта организации самой информационной системы, которая обеспечивает доступ к информационному ресурсу. Большинство систем Интернет построены по принципу взаимодействия "каждый с каждым", например система World Wide Wed, т.е. каждый пользователь может напрямую взаимодействовать с каждым сервером без посредников. Такой подход позволяет упростить всю технологическую схему построения системы, однако приводит к порождению большого трафика в Сети. Альтернативный вариант построения системы, например системы Usenet, когда пользователь может взаимодействовать только со «своим» сервером и не может обратиться к произвольному серверу в Сети.

В ряде случаев возможен выбор между первым способом реализации информационного обслуживания и вторым, например, это возможно в службе доменных имен DNS. Администратор сервера может настроить его для работы через другой сервер или непосредственно с программами-клиентами. Аналогично настраиваются и специальные серверы-посредники для различных информационных серверов Интернет. Несколько таких схем показано на рис.12.

Рис.12. Различные схемы «Клиент-Сервер» для информационных сервисов Интернет

Принципиальным различием между схемой с посредником и схемой Usenet является то, что при посреднике работа по доступу к ресурсу перекладывается на его плечи. При этом он будет устанавливать соединение с каждым сервером в сети.

4.3 Недостатки протоколов

Проблемы защиты информации являются "врожденными" практически для всех протоколов и служб Интернет.

Система имен доменов (Domain Name System - DNS) представляет собой распределенную базу данных, которая преобразует имена пользователей и хостов в IP-адреса и наоборот. DNS также хранит информацию о структуре сети компании, например количестве компьютеров с IP-адресами в каждом домене. Одной из проблем DNS является то, что эту базу данных очень трудно "скрыть" от неавторизованных пользователей.

FTP (File Transfer Protocol) обеспечивает передачу текстовых и двоичных файлов, поэтому его часто используют в Интернет для организации совместного доступа к информации. На FTP-серверах хранятся документы, программы, графика и любые другие виды информации. Если вы используете опцию анонимного FTP для своего сервера, то должны быть уверены, что на нем хранятся только файлы, предназначенные для свободного распространения.

SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) - протокол, позволяющий осуществлять почтовую транспортную службу Интернет. Одна из проблем безопасности, связанная с этим протоколом, состоит в том, что пользователь не может проверить адрес отправителя в заголовке сообщения электронной почты.

Telnet - сервис Интернет, при осуществлении которого пользователи должны регистрироваться на сервере Telnet, вводя свое имя и пароль. После аутентификации пользователя его рабочая станция функционирует в режиме «тупого» терминала, подключенного к внешнему хосту. С этого терминала пользователь может вводить команды, которые обеспечивают ему доступ к файлам и возможность запуска программ. Подключившись к серверу Telnet, хакер может сконфигурировать его программу таким образом, чтобы она записывала имена и пароли пользователей.



5. Заключение

Интернет - всемирная, "железная" паутина, состоящая из компьютеров, кабелей и коммуникационного оборудования, и содержащая огромное количество информации.

Существует много различных прикладных программ, с помощью которых пользователи получают доступ к информации. Все они имеют разный интерфейс и требуют тот или иной уровень знания технологий.

Связь между компьютерами в сети Интернет происходит с помощью протокола TCP/IP. TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol) - стандарт, используемый для обмена данными между удаленными компьютерами.

Каждый компьютер в сети Интернет имеет уникальный цифровой адрес. Эти адреса называются IP-адресами и выдаются провайдерами. IP-адрес представляет собой набор 4-х целых чисел, разделенных точками, каждое из которых не превышает 255.

World Wide Web - самый популярный сервис Интернет. Представляет собой совокупность десятков миллионов Web-серверов, разбросанных по всему миру и содержащих огромное количество информации. Документы Web, называемые Web-страницами, представляют собой журнально оформленные документы, содержащие мультимедиа элементы (графика, аудио, видео и т.д.), а также гиперссылки, при щелчке на которых, пользователи перемещаются с одного документа на другой.



6. Список литературы

1. Информационные системы. (Учебник) Избачков Ю.С., Петров В.Н. (2006, 2-е изд., 656с.)

2. Информатика. Энциклопедический словарь-справочник. Воройский Ф.С. (2006, 768с.)

3. Основы информационной безопасности. (Учебное пособие) Белов Е.Б, Лось В.П. и др. (2006, 544с.)

4. Информатика. (Учебник) Могилев А.В., Пак Н.И., Хённер Е.К. (2004, 3-е изд., 848с.)

5. Информатика. Ч.2. Интернет-технологии. (Учебник). Ю.П. Левчук, Е.П. Охинченко, А.Д. Сотников, Т.А. Фоменко. (2008, 545с.)

6. Интернет. Принцип работы Интернет. http://connect.rin.ru/cgi-bin/print.pl?id=3&s=internet

7. Информатика. Мультимедийный электронный учебник. Алексеев Е.Г., Богатырев С.Д. http://inf.e-alekseev.ru/text/Strukt_internet.html

Размещено на Allbest.ru