Создание всемирной компьютерной сети Интернет

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

Глава 1. Интернет

1.1 Этапы технологического развития Интернета

1.2 Структурные компоненты Интернета

1.3 Уровни взаимодействия сетевых систем Интернета

1.4 Функциональное назначение Интернета

1.5 Основные службы Интернета

1.6 Технология на основе Интернета

Глава 2. Система дистанционного обучения

2.1 Развитие дистанционного обучения

2.2 Эффективность систем дистанционного обучения

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Что такое интернет? Интернемт (Internet, от Interconnected Networks -- объединённые сети, [интэрнэмт]; инемт, нэт) -- глобальная телекоммуникационная сеть информационных и вычислительных ресурсов. Служит физической основой для Всемирной паутины. Часто упоминается как Всемирная сеть, Глобальная сеть, либо просто Сеть.

Сейчас, когда слово Интернет употребляется в обиходе, чаще всего имеется в виду Всемирная паутина и доступная в ней информация, а не сама физическая сеть.

К середине 2008 года число пользователей, регулярно использующих Интернет, составило около 1,4 млрд. человек (около четверти земного населения).

Всемирная компьютерная сеть Интернет вместе с персональными компьютерами образует технологическую основу для развития международной концепции «Всемирное информационное общество».

В России почти все средние школы с 2008 года оснащены компьютерами с доступом к глобальной компьютерной сети Интернет и базовыми пакетами программ для обучения информатике, работе с персональными компьютерами и сетью Интернет.

Таким образом, Интернет создает Всемирное информационное пространство, в котором происходит непрерывная циркуляция разнообразной информации между компьютерами, составляющими узлы сети.

Интернет обладает некоторыми чертами почты, телеграфа и телефона. Так же как в телеграфе, в Интернете используется цифровая передача информации. Как и в телефонной сети, каждому аппарату присваивается телефонный номер, так и каждому компьютеру, подключаемому к Интернету выдается свой номер, который называется IP-адресом.

Рассмотрим, структурные компоненты Интернета, включающие в себя аппаратные средства, программное обеспечение и информационные ресурсы, а также семь уровне взаимодействия сетевых систем Интернета.

Интернет выполняет две основные функции: Информационную и коммуникационную, включая дистанционное управление.

В последнее время, с развитием информационных технологий все более популярным стало применение Интернета и корпоративных интранет-сетей в дистанционном обучении.

Существуют различные подходы к организации систем дистанционного обучения в Интернете. Эти подход, прежде всего, отличаются благодаря использованию различных способов составления, доставки и использования учебного материала.

Глава 1. Интернет

1.1 Этапы технологического развития Интернета

Развитие Интернета имеет достаточно краткую, но весьма насыщенную историю. Первые эксперименты по передаче и приему информации с помощью компьютеров начались еще в 1950-е годы и имели лабораторный характер. Решение о создании первой глобальной компьютерной сети национального масштаба было принято в 1958 г. в США. Оно стало реакцией на запуск в СССР первого искусственного спутника Земли (октябрь 1957 г.) и имело своей целью создание глобальной системы раннего оповещения о пусках ракет NORAD (North American Aerospace Defense Command), Станции системы NORAD протянулись через север Канады от Аляски до Гренландии, а подземный командный центр расположился вблизи города Колорадо-Спрингс в недрах гор Шайенн, Центр управления системой был введен в действие в 1964 г., и собственно с этого времени началась работа первой глобальной компьютерной сети. Впоследствии к ней стали подключаться авиационные, метеорологические и другие военные и гражданские службы.

Курированием работы сети занималось Управление перспективных разработок Министерства обороны США DARPA (Defense Advanced Research Project Agency). Основным недостатком созданной централизованной сети была недостаточная устойчивость, связанная с тем, что при выходе из строя какого-либо из узлов сети полностью выходил из строя весь сектор, находившийся за ним, и затем вся сеть. Во времена ядерного противостояния сверхдержав этот недостаток был не допустимым.

Решение проблемы повышения устойчивости и надежности сети было поручено тому же управлению DARPA. Основными направлениями исследований стали поиск новых принципов сетевой архитектуры и обслуживания сети. Полигоном для испытаний таких принципов стали крупнейшие университеты и научные центры США, между которыми были проложены линии компьютерной связи.

Начальные требования, предъявленные к вновь создаваемой сети, дают ключ к пониманию принципов ее построения и структуры.

Во-первых, сеть априори предполагалась ненадежной: любая часть сети могла исчезнуть в любой момент времени. И в этих условиях необходимо было всегда сохранить связь между компьютером-источником и компьютером-приемником (станцией значения).

Во-вторых, обеспечение равноправности конечных систем. Любой компьютер должен был иметь возможность связаться с любым другим как равный с равным. Поэтому на связывающиеся компьютеры (не только на саму сеть) возлагалась ответственность за налаживание и поддержание связи.

В-третьих, сеть задумывалась и проектировалась таким образом, чтобы от пользователей не требовалось никаких знаний о конкретной ее структуре, которая в любой момент времени могла быть изменена.

Первая вневедомственная национальная компьютерная сеть получила название ARPAnet, а ее внедрение состоялось в 1969 г. Опыт функционирования этой сети показал, что идеи, заложенные в основу ARPAnet, оказались вполне оправданными и разумными.

Дальнейшее развитие глобальной сети происходило за счет подключения новых региональных сетей, воссоздающих общую архитектуру ARPAnet на более низком уровне (в региональном или локальном масштабе). Главная задача ARPAnet заключалась в координации работы различных коллективов над едиными научно-техническими проектами, а основным назначением стал обмен электронной почтой и файлами с научной и проектно-конструкторской документацией. В то же время не прекращались работы над основной необъявленной задачей -- разработкой новых сетевых протоколов, способных обеспечить живучесть глобальной сети даже в ядерном конфликте.

В 1983 г. произошли принципиальные изменения в программном обеспечении компьютерной связи. Проблема значительного повышения устойчивости глобальной сети была решена внедрением протоколов TCP/IP, лежащих в основе Всемирной сети и по сегодняшний день. Протокол TCP (Transmission Control Protocol), тесно связанный с протоколом IP (Internet Protocol), обеспечивает надежный, защищенный от ошибок канал компьютерной связи для доставки данных. Согласно протоколу TCP, отправляемые разными маршрутами данные «нарезаются» на небольшие пакеты, которые маркируется таким образом, чтобы в них были данные, необходимые для правильной сборки документа на компьютере получателя, а также для контроля полученных данных. Протокол IP обеспечивает адресную доставку указанных пакетов.

Решив задачу внедрения новых протоколов TCP/IP и взяв для своих нужд некоторую часть сети MILnet, управление DARPA передало ARPAnet Национальному научному фонду (NSF), который в США выполняет роль нашей Академии наук. Так, в 1983 г. образовалась глобальная сеть NSFnet. Для системы высшего образования NSF создал сеть скоростных магистральных каналов связи и выделил средства на подключение к ней американских университетов при условии, что они обеспечивали доступ к сети для всех подготовленных пользователей. В середине 1980-х годов к сети NSFnet начали активно подключаться академические и научные сети других стран, например академическая сеть Великобритании JANET (Joined Academic Network) и др.

Во второй половине 1980-х годов произошло деление Всемирной сети на разные области (домены) по принципу принадлежности. Домен gov финансировался на средства правительства, домен edu -- на средства системы образования, а домен com (коммерческий) не финансировался никем, т. е. его узлы должны были развиваться за счет собственных ресурсов. Национальные сети других государств стали рассматриваться как отдельные домены, например uk -- домен Великобритании, ru -- домен России и т.п. После того как сложилась и заработала система доменных имен DNS (Domain Name System), Национальный научный фонд США утратил контроль за развитием сети. Тогда и появилось современное понятие Интернета (Internet в переводе означает межсеть, взаимодействующую сеть) как саморазвивающейся децентрализованной иерархической структуры, не имеющей единой власти и единой системы управления. Каждая автономная сеть в составе Интернета имеет свои индивидуальные правила и инструкции, соответствующие общепринятым стандартам, которые называются протоколами. Благодаря общим протоколам в Интернете могут взаимодействовать компьютеры разных моделей, имеющие различные операционные системы, разные программы и подключенные в общую Сеть самыми различными каналами связи.

Если во времена существования ARPAnet и NSFnet сеть финансировалась сверху вниз, то впоследствии она стала финансироваться снизу вверх -- от конечных пользователей к владельцам опорных сетей.

Однако в то время оставался весьма существенный фактор, сдерживающий развитие Интернета. Все еще сохранялась технологическая сложность освоения Интернета для обычного человека. Доступ к Интернету для него не был закрыт, но он требовал достаточно серьезного специального образования. Поэтому до середины 1994 г. или даже до начала 1995 г. не было значительного интереса к Интернету со стороны широкого круга пользователей.

Чудесной находкой, позволившей открыть множеству людей доступ к Интернету, стала концепция гипертекста, предложенная Т.Х.Нельсоном. Гипертекст -- это обычный текст, содержащий ссылки, как на свои собственные фрагменты, так и на другие тексты. Простейший пример гипертекста -- книга, оглавление которой содержит ссылки на главы и разделы книги (здесь ссылка -- это номер страницы, с которой начинается соответствующие глава или раздел). Для того чтобы найти интересующую его главу человек не должен просматривать всю книгу -- оглавление предоставляет ему возможность быстрого «попадания» на ту главу или раздел, который ему необходим.

Идея гипертекста была простой и элегантной. Но успех этой идеи определялся наличием сети. Если имеется разветвленная сеть, то гипертекст становится весьма эффективным, потому что при наличии сети тексты, связанные друг с другом ссылками, можно размещать на различных, территориально удаленных компьютерах, а создавать и редактировать тексты могут разные люди. Таким образом, становится возможным создать «паутину» взаимосвязанных текстов, способную стать гигантским информационным хранилищем.

Решающий шаг в создании подобной Всемирной паутины технологии World Wide Web (WWW) совершил Тим Бернерс-Ли, работавший в Лаборатории физики элементарных частиц европейского центра ядерных исследований (CERN). Он предложил свой проект в 1989 г., который включал в себя начальный протокол передачи гипертекстов, управляющий движением информации в Паутине, универсальный указатель ресурсов как единую систему адресации, объединившую в себе большинство существующих в Интернете технологий поиска и связи, а также язык разметки гипертекстов HTML.

В чем же заключается феномен веб-технологии, обусловившей, с одной стороны, столь стремительный прорыв массового пользователя к Интернету, а с другой стороны, вызвавшей гигантский и все нарастающий интерес мировой элиты бизнеса к новым принципам управления информацией, характерным для систем интранета? По мнению многих экспертов, причина состоит в том, что веб-технология, во-первых, опирается на наиболее естественный для человека способ использования необходимой ему информации (доставка информации по инициативе потребителя), во-вторых, предоставляет интуитивно ясный инструмент для доступа к информации обычного человека и, в-третьих, является наиболее универсальным подходом к интеграции всех мировых информационных ресурсов.

В современном понимании Интернет -- это чрезвычайно сложный технический комплекс -- Всемирная компьютерная сеть, состоящая из разнородных (иногда даже трудно совместимых между собой) сетей, которые включают миллионы различных компьютеров, имеющих в совокупности колоссальные информационные ресурсы и объединенных между собой разнообразными линиями связи: телефонные провода, медные и волоконно-оптические кабели, радиорелейные линии, спутниковые каналы и др.

Существуют две важные характеристики, которые объединяют сети:

1) все сети используют единые условные обозначения, определяющие, каким образом данные будут перемещаться, как будут выявлены и исправлены ошибки;

2) все сети в системе Интернета имеют общий способ адресации сообщений и специальную идентификацию всех компьютеров, которые находятся в этой системе.

Таким образом, Интернет создает Всемирное информационное пространство, в котором происходит непрерывная циркуляция разнообразной информации между компьютерами, составляющими узлы сети. Причем Интернет -- это не просто совокупность прямых соединений между компьютерами. Так, например, если два компьютера, находящихся на разных континентах, обмениваются данными в Интернете, это не означает, что между ними действует одно прямое соединение. Передача информации может происходить по разным линиям связи. Если заняты или повреждены одни линии, то информация передается по другим, свободным линиям связи, что обеспечивает высокую надежность Интернета. В отличие от теле- и радиоэфира перемещаемая в Интернете любая информация может в течение длительного времени храниться на жестких дисках компьютеров и может быть получена пользователем Интернета где угодно и когда угодно.

Интернет можно образно сравнить с «широко развитой дорожной системой». Это распределенная, со многими ветками сеть дорог, в состав которой входят скоростные магистрали, шоссе, проселочные дороги и тропинки (рис. 1).

Рис. 1. Схема распределения линий связи в Интернете

По скоростным магистралям данные могут передаваться со скоростью нескольких миллионов бит в секунду, в то время как у модема индивидуального пользователя в среднем эта скорость всего 10 тыс. бит/с. На каждом перекрестке установлен компьютер, через который следует добраться до другого компьютера и таким образом далее, пока не будет достигнут конечный пункт назначения. Любой компьютер в системе Интернета можно соединить с любым другим компьютером с помощью «дорожной карты». Если дорога к тому месту, до которого нужно добраться, закрыта, то автоматически будет найден объезд.

Интернет обладает некоторыми чертами почты, телеграфа и телефона. Так же как в телеграфе, в Интернете используется цифровая передача информации. Как и в телефонной сети, каждому аппарату присваивается телефонный номер, так и каждому компьютеру, подключаемому к Интернету выдается свой номер, который называется IP-адресом.

Наиболее глубокая аналогия существует между Интернетом и обычной почтой. В данном случае речь идет не о том, что в Интернете существует электронная почта, а о том, что информация по Интернету передается в виде отдельных пакетов. Если нужно передать длинное сообщение, оно разбивается на небольшие пакеты и каждый из них снабжается адресом отправителя, адресом получателя и некоторой служебной информацией. Каждый пакет передается по Интернету независимо от всех остальных, в принципе они могут следовать разными маршрутами. По прибытии пакетов на место из них собирается исходное сообщение.

В Интернете, как и в обычной почте, нет понятия «занято» - каждый компьютер может одновременно принимать пакеты от большого количества других компьютеров. Если на почте сортировочный пункт перегружен работой в канун праздника, то отправленное письмо с задержкой все равно дойдет до адресата. Точно так же в Интернете перегрузка сказывается в виде роста времени отклика и поровну ложится на всех пользователей, что приводит к замедлению передачи информации. Эффективное использование общих ресурсов -- это главное преимущество коммутации пакетов. Например, один кабель, соединяющий Америку с Европой, в отличие от единичной телефонной связи может одновременно обслуживать тысячи соединений клиентов Интернета. Если распределить стоимость минуты эксплуатации такого кабеля (и всего сопутствующего оборудования) на тысячи одновременных участников связи, то получаются весьма незначительные суммы. Владелец кабеля возвращает свои затраты от владельцев тех кабельных систем, которые к нему подключаются. Те, в свою очередь, возлагают свои расходы на владельцев компьютеров, подключившихся к ним. Последние же берут эти расходы со своих клиентов.

В итоге, когда эти расходы доходят до отдельных клиентов, они уже не выглядят столь значительными. Так, например, целый месяц работы в Интернете стоит примерно столько же, сколько десять минут телефонного разговора с Америкой. При этом организация, подключившая пользователя к Интернету, не учитывает, работает ли он с Америкой, или с соседом по дому, ей это все равно.

Структурно-логическая схема современного Интернета в самом общем виде может быть представлена следующим образом (рис. 2).

Рис. 2. Структурно-логическая схема Интернета

Схема включает в себя: структурные компоненты Интернета; уровни взаимодействия сетевых систем в Интернете, определяющих механизм передачи и представления данных; функциональное назначение Интернета и основные службы, предоставляющие услуги пользователям Интернета.

1.2 Структурные компоненты Интернета

Структурные компоненты Интернета включают в себя аппаратные средства, программное обеспечение и информационные ресурсы (см. рис. 2).

Аппаратные средства. Аппаратные средства Интернета представлены компьютерами самых разных моделей и систем, линиями связи любой физической природы и устройствами, обеспечивающими механическую и электрическую стыковку между компьютерами и линиями связи. Все аппаратные средства Интернета могут действовать в единой Сети как на постоянной, так и на временной основе. Физический выход из строя или временное отключение отдельных участков Сети, а также неработоспособность отдельных компьютеров Сети никак не влияет на возможность функционирования самой Сети.

Передача данных не обязательно должна происходить по одним каким-то каналам связи (например, кабельным). Узловые компьютеры Сети могут автоматически переключаться на использование спутниковых каналов связи, радиорелейных систем, линий кабельного телевизионного вещания и других каналов. Физическую архитектуру Интернета составляют линии связи любых видов, как традиционных, так и экзотических.

К аппаратным средствам Интернета относятся также опорные сети, к которым подключены сервис-провайдеры -- поставщики услуг Интернета.

Эксплуатация аппаратных ресурсов Интернета начинается с первой секунды физического подключения компьютера потребителя к одному из узловых компьютеров Всемирной сети, входящему в нее на постоянной основе. Подключаясь к Интернету, потребитель использует аппаратные ресурсы того компьютера, который обеспечивает это подключение. Этот компьютер выделяет новому пользователю часть мощности своего процессора, часть оперативной памяти и во многих случаях часть своего пространства на жестких дисках или накопителях иного типа.

Во время работы в Интернете происходит эксплуатация физических ресурсов линий связи, по которым проходят сигналы. Их пропускная способность может быть очень большой, особенно для волоконно-оптических и космических линий, но в то же время она имеет определенные ограничения. При перегрузке линий замедляется время прохождения данных, между сигналами начинается интерференция, которая приводит к сбоям и повторам передачи. Поэтому каждый человек, использующий аппаратные ресурсы Сети, в той или иной мере затрудняет работу других участников Сети. На участках Сети, оборудованных высокопроизводительными компьютерными системами и мощными опорными линиями связи, это незаметно. Однако на участках, оснащенных слабой техникой и примитивными каналами связи, влияние одних пользователей на комфортную работу других может быть очень сильным.

Программное обеспечение. Как отмечалось, аппаратные средства Интернета могут быть представлены компьютерами любых типов и линиями связи, основанными на самых разных физических принципах. Слаженная и совместная работа технически несовместимого оборудования достигается благодаря программам, работающим на компьютерах, входящих в Сеть. Они позволяют так преобразовывать данные, чтобы их можно было передавать по любым каналам связи и воспроизводить на любых компьютерах. Программы следят за соблюдением единых протоколов, обеспечивают целостность передаваемых данных, контролируют состояние Сети и в случае обнаружения пораженных или перегруженных участков оперативно перераспределяют потоки данных.

У программного обеспечения Сети очень много различных функций. Среди них функции хранения информации, ее поиска, сбора и воспроизведения. Очень важное значение имеют функции, связанные с обеспечением безопасности в Сети.

Несмотря на то, что компьютеры, образующие аппаратные средства Сети, принадлежат самым разным аппаратным платформам и поколениям вычислительной техники, программы, работающие на них, обеспечивают функциональную совместимость. Так, например, программа, предназначенная для передачи файлов, может быть совершенно различной для компьютеров разных систем.

Программные ресурсы Сети представлены программами, функционирующими в составе сетевого оборудования. Работу пользователя в Сети обслуживают тысячи программ, работающих на тех компьютерах, через которые проходят запросы пользователя к поставщикам информации. Все эти программы кому-то принадлежат по праву собственности (их производителям) и по праву на их использование (тем, у кого они установлены).

В подавляющем большинстве случаев пользователи Сети не имеют никаких прав на программное обеспечение, обслуживающее их. Вмешательство в его работу считается противозаконным и наказывается в соответствии с законодательством той страны, на территории которой произошло правонарушение.

Информационные ресурсы. Информационные ресурсы в Интернете представлены сетевыми документами, т.е. документами, хранящимися на компьютерах, подключенных к Сети или входящих в Сеть. Эти документы могут быть любого типа: текстовые, графические, звуковые (звукозаписи), видео (видеозаписи) и т.п. В настоящее время имеются опытные образцы, способные передавать тактильную (осязательную) информацию, и ведутся работы в области передачи и воспроизведения обонятельной информации (запахов).

В зависимости от отношений к собственности информационные ресурсы Сети могут быть открытыми или закрытыми. В последнем случае для обращения к ним надо предъявить права; обычно это происходит путем объявления своего регистрационного имени (login) и пароля (password). Права доступа либо приобретаются (оплачиваются), например, при обращении к коммерческим ресурсам, либо выдаются администрацией, например для сотрудников предприятия, учреждения, ведомства.

Самовольное нарушение прав доступа происходит при попытке вмешательства в работу программного обеспечения, а это, как уже отмечалось выше, образует состав преступления по законодательству большинства государств.

Большую часть информационных ресурсов Интернета составляют открытые ресурсы: тексты, изображения, звуко- и видеозаписи и т.п. Несмотря на их открытость их также не следует рассматривать как общественное достояние. Наиболее общий подход к этим ресурсам -- как к условно бесплатным (shareware), т.е. они рассматриваются как открытые для личного потребления (чтение, просмотр, прослушивание и т.п.), но во всех остальных случаях (тиражирование, публикация, модификация, демонстрация и т.п.) на них распространяются законы страны пребывания пользователя.

Характерная особенность информационных ресурсов состоите том, что они являются распределенными. Так, например, при просмотре на экране книги, хранящейся в Интернете, текст может поступать из одних источников, звук и музыка -- из других, графика -- из третьих, а примечания -- из четвертых. Таким образом, первичные документы, хранящиеся в Сети, связаны между собой гибкой системой ссылок. Ее создают авторы документов в том виде, в каком это им удобно для раскрытия своего замысла. В итоге образуется информационное пространство, состоящее из сотен миллионов взаимосвязанных между собой документов. Это пространство напоминает паутину. В нее можно войти со стороны любой «нити», а дальше перемещаться между документами и исследовать «паутину» по собственному усмотрению.

1.3 Уровни взаимодействия сетевых систем Интернета

Для того чтобы организовать связь двух компьютеров, требуется сначала разработать протоколы, включающие в себя свод правил их взаимодействия, описание языка их общения (распознавания посылаемых ими сигналов) и т.п., поэтому работа сетей основана на использовании множества различных протоколов: например, управляющих физической связью, установлением связи посети, доступом к различным ресурсам и т.д. С целью упростить и упорядочить такое множество протоколов и отношений используется многоуровневый принцип. Он позволяет также составлять сетевые системы из модулей программного обеспечения, выпущенных разными производителями.

Модель взаимодействия сетевых систем, обеспечивающая передачу и представления данных в Интернете, вертикально структурирована и имеет семь уровней (см. рис. 2).

Взаимодействие уровней в такой модели является субординарным. Каждый уровень может реально взаимодействовать только с соседними уровнями (верхним и нижним) на одном конце линии, а виртуально только с аналогичным уровнем на другом конце линии. Реальное взаимодействие означает непосредственную передачу информации в пределах одного компьютера, например пересылку данных в оперативной памяти компьютера из области, отведенной одной программе, в область другой программы. При непосредственной передаче данные все время остаются неизменными.

Виртуальное взаимодействие означает опосредованное взаимодействие и передачу данных между компьютерами. В этом случае данные в процессе передачи могут уже определенным, заранее оговоренным образом видоизменяться.

Такое виртуальное взаимодействие происходит, например, при переписке двух руководителей. Рассмотрим схему цепи посылки письма в такой переписке. Один руководитель пишет письмо на своем бланке и отдает его секретарю. Секретарь запечатывает письмо в конверт, надписывает конверт, наклеивает марку и передает на почту. Почта доставляет письмо в соответствующее почтовое отделение. Это почтовое отделение связи переправляет письмо железнодорожным транспортом в другое почтовое отделение, которое непосредственно доставляет письмо получателю -- секретарю другого руководителя. Секретарь распечатывает конверт и по мере надобности передает письмо своему руководителю. Ни одно из звеньев цепи не может быть пропущено, иначе цепь разорвется и письмо не дойдет до адресата.

В рассмотренном случае видно, как информация (лист бумаги с текстом) передается с верхнего уровня вниз, проходя множество необходимых ступеней -- стадий обработки. Обрастает при этом служебной информацией (конверт, адрес на конверте, почтовый индекс, контейнер с корреспонденцией, почтовый вагон и т.д.), изменяется на каждой стадии обработки и постепенно доходит до самого нижнего уровня -- уровня почтового транспорта (в частности, железнодорожного), которым реально передается в пункт назначения. В пункте назначения происходит обратный процесс: вскрывается контейнер и извлекается корреспонденция, считывается адрес на конверте, почтальон несет его адресату (секретарю), который восстанавливает информацию в первоначальном виде: достает письмо из конверта, определяет его срочность, важность и в зависимости от этого передает информацию выше - руководителю.

Два руководителя, таким образом, имеют виртуальную прямую связь. Ведь второй руководитель получает в точности ту же информацию, которую ему направил первый руководитель, а именно: лист бумаги с текстом письма. При этом оба руководителя совершенно не заботятся проблемами пересылки этой информации.

Секретари также имеют виртуальную прямую связь, но на более низком уровне. Их также совершенно не волнуют проблемы почты, пересылающей письма. И так далее по всей схеме цепи пересылки письма.

Аналогичные связи и процессы происходят в сетевых системах Интернета.

Реальные связи наблюдаются при передаче информации на одном конце линии (в одном компьютере) с верхнего (например, шестого) уровня последовательно вниз до первого (физического) уровня, где с помощью разнообразных линий связи эта информация передается на другой конец линии (на физический уровень другого компьютера). Здесь информация последовательно по уровням передается вверх, в частности до шестого уровня. В этом случае можно считать, что между двумя компьютерами на разных концах линии установилась горизонтальная виртуальная связь на шестом уровне.

Рассмотрим более подробно назначение различных уровней взаимодействия сетевых систем в Интернете (см. рис. 2).

Седьмой уровень -- прикладной. Он обеспечивает интерфейс между пользователем и сетью, делает доступными для человека всевозможные услуги Интернета.

При взгляде с седьмого уровня Интернет представляется огромным информационным пространством, в котором работают различные службы, для общения с которыми нужны прикладные программы, понимающие протоколы этих служб. Например, для просмотра веб-страниц на компьютере должна быть прикладная программа для их просмотра (такие программы называются браузерами). Если же нужно отправить письмо по электронной почте, то нужна другая программа (такие программы называются клиентами электронной почты, или, короче, почтовыми клиентами). Для просмотра через Интернет телевизионных передач потребуются другие соответствующие прикладные программы.

При работе на прикладном уровне мы получаем информацию в разных видах (текст, графику, речь, музыку, видео и т.п.), но совершенно не задумываемся над тем, какие это файлы и как они поступают на компьютер, где они сохраняются и сохраняются ли вообще. Конечно, мы можем сохранить все, что видим и слышим, в виде файлов, но можем этого и не делать. А если все-таки захотим это сохранить, то дадим команду сохранения полученных данных, а для этого нужно перейти на шестой уровень.

Шестой уровень -- представления данных. Этот уровень обеспечивает работу седьмого. Поэтому на этом уровне мы имеем дело с программами, обеспечивающими работу программ прикладного уровня, т.е. уровня операционной системы компьютера, ведь именно она дает возможность устанавливать и эксплуатировать разные программы. А еще операционная система обеспечивает хранение файлов на жестком диске. Так что как только мы даем команду на сохранение просматриваемой веб-страницы, то сразу попадаем в объятия операционной системы -- она предложит выбрать папку для хранения и задать имя сохраняемого файла.

На седьмом уровне владельцы компьютеров IBM PC, Macintosh, Sun и многих других работают одинаково. На шестом уровне они уже работают по-разному. Владельцы разных компьютеров должны иметь разные версии прикладных программ. На шестом уровне те данные, которые мы получаем, представляются файлами, которые можно сохранить, переименовать, скопировать, удалить, в общем, распорядиться ими так, как подсказывает желание и позволяет операционная система.

При взгляде с шестого уровня Интернет представляется огромным количеством жестких дисков и файлов. Мы можем брать файлы, копировать их себе, а свои, наоборот, копировать на удаленные компьютеры. На этом уровне нет ни музыки, ни графики, ни видео -- есть только файлы, в которых содержится и то, и другое, и третье.

Пятый уровень -- сеансовый. Он координирует взаимодействие связывающихся процессов (работающих программ): обеспечивает установление и разрыв сеансов и восстанавливает аварийно оконченные сеансы, а также обеспечивает при необходимости защищенный канал связи. Сеанс -- это логическое соединение между двумя конечными пунктами. Этот уровень координирует не компьютеры и устройства, а процессы в Сети, поддерживает их взаимодействие -- управляет сеансами связи между процессами прикладного уровня. Этот же уровень ответственен за картографию Сети -- он преобразовывает адреса, удобные для людей, в реальные сетевые адреса, например в Интернете это соответствует преобразованию региональных (доменных) компьютерных имен в числовые адреса Интернета и наоборот.

Четвертый уровень -- транспортный. Он регламентирует пересылку данных между процессами, выполняемыми на компьютерах сети. Завершает организацию передачи данных: контролирует на сквозной основе поток данных, проходящий по маршруту, определенному третьим уровнем: правильность передачи блоков данных, правильность доставки в нужный пункт назначения, их комплектность, сохранность, порядок следования. Собирает информацию из блоков в ее прежний вид. Проверяет правильность доставки и адресации для обеспечения связи через множество сетей и шлюзов.

На транспортном уровне в Интернете используется обычно протокол TCP, обеспечивающий высокую точность передачи (рис. 3). Если принимающий компьютер сообщит о нехватке какого-либо пакета, то его передача будет повторяться до тех пор, пока вся посылка не будет принята без ошибок.

На четвертом уровне файлы нарезаются на небольшие пакеты, каждый из которых далее передается отдельно. Если же речь идет о принимающем компьютере, то на его транспортном уровне, наоборот, из полученных пакетов собираются файлы, которые потом передаются наверх, на расшифровку и просмотр в прикладных программах.

Согласно протоколу TCP данные не только нарезаются на пакеты, но и каждому пакету прикрепляется заголовок, в котором указывается место этого пакета в общей сборке. Далее пакеты передаются в Интернете порознь. Их маршруты могут быть любыми. Только когда все пакеты достигнут потребителя, передача может считаться успешной. Благодаря таким свойствам протокола TCP Интернет обладает высокой устойчивостью и способностью самозалечивать повреждения. Если при передаче данных из Москвы в Нью-Йорк вдруг что-то случится на промежуточном сервере в Берлине, застрявшие пакеты пойдут обходным путем, например через Париж. Поскольку в Интернете сегодня множество самых разных линий связи, от кабельных до космических, то пакеты легко находят новые маршруты и прервать связь между двумя точками весьма сложно.

На четвертом уровне Интернет представляется огромным объединением компьютерных сетей, в которых циркулируют данные, однообразно нарезанные на стандартные пакеты.

Рис. 3. Условная схема передачи информации в Интернет

Третий уровень -- сетевой. На этом уровне действует только один протокол, который так и называется, -- IP (Internet Protocol -- Протокол взаимодействия сетей) (см. рис.3). Протокол третьего уровня определяет, куда направляется информация, а для этого необходима система адресации. Согласно IP-протоколу у каждого компьютера, входящего во Всемирную сеть, есть свой уникальный (неповторяющийся) IP-адрес. Этот адрес записывается четырьмя числами в диапазоне от 0 до 255, которые отделены друг от друга точками, например: 194.58.110.12. Крайнее левое число обозначает номер большой сети, числа, которые стоят справа, означают более мелкие участки сетей, и так далее до конкретного компьютера. При такой системе можно получить 256уникальных адресов, т. е. всего более 4 млрд. Однако не все адреса разрешены. Некоторые значения отдельных байтов используются для своих, служебных, целей, поэтому реально возможно чуть более 2 млрд. адресов. Однако и это достаточно большое число, которого пока хватает. На третьем уровне к каждому TCP-пакету приписывается еще один формальный заголовок, в котором стоят адреса отправителя и получателя. Когда пакет передается в Интернете по цепочке между серверами, им не надо читать, что находится внутри пакета. По IP-заголовку они в состоянии определить, куда его надо перебросить, а если с пакетом что-то случится, то они определят и куда нужно обратиться с запросом на повторную передачу.

С таким представлением адресов существует много проблем. Они очень трудно запоминаются и являются длинными. Чтобы облегчить понимание адресов, начали использовать специальные названия (имена). Такое имя называется доменным. С такими адресами легче работать, потому что доменные имена имеют постоянную структуру, по виду которой можно легко понять, какой стране и организации принадлежит имя.

Сетевой уровень пользуется возможностями, предоставляемыми ему вторым уровнем, для обеспечения связи любых двух точек в сети. На этом уровне осуществляется проводка сообщений по сети, которая может иметь много линий связи, или по множеству совместно работающих сетей, что требует маршрутизации, т.е. определения пути, по которому следует пересылать данные.

Обстановка в Интернете непрерывно меняется. Любой участок Сети, только что еще свободный, может оказаться перегруженным. В таких случаях промежуточные узловые компьютеры прекращают отправку в этот участок TCP-пакетов и направляют их по другим маршрутам. Примерно так водители пытаются по параллельным дорогам объехать пробки. В Сети этим процессом управляют так называемые маршрутизаторы. Маршрутизатор -- это специальный компьютер или специальная программа, работающая на компьютере. По IP-адресу, имеющемуся на TCP-пакете, он определяет, кому из своих соседей целесообразно передать этот пакет, после чего выясняет, кто из этих соседей в данный момент более свободен, и направляет пакет ему. Поэтому при передаче документа из одного пункта в другой его пакеты могут проходить разными маршрутами. Это не мешает им рано или поздно достигать адресата, но порядок их поступления может оказаться любым -- пакет, отправленный раньше, может прийти позже пакета, который был отправлен за ним. Благодаря тому, что каждый ТСР-пакет имеет маркировку, программы, работающие на компьютере адресата, собирают документ в правильной последовательности. Этот процесс называется реконструкцией.

Интернет состоит из множества больших и малых сетей. В каждой из них могут быть свои методы адресации сообщений и своя система присвоения адресов отдельным компьютерам. Но в том месте, где локальные сети подключаются к Интернету, должен стоять специальный шлюзовой компьютер (или работать шлюзовая программа), который переведет внутренние адреса локальной сети в адреса Интернета.

На третьем уровне Интернет представляется объединением множества компьютеров, у каждого из которых есть собственный уникальный IP-адрес.

Второй уровень -- канальный. Он обеспечивает безошибочную передачу блоков данных (называемых на этом уровне кадрами) через физический уровень, который при передаче может искажать данные. Этот уровень должен определять начало и конец кадра в битовом потоке, формировать из данных, передаваемых физическим уровнем, кадры или последовательности кадров, включать процедуру проверки наличия ошибок и их исправления. Этот уровень (и только он) оперирует такими элементами, как битовые последовательности, методы кодирования, маркеры. Он несет ответственность за правильную передачу данных (пакетов) на участках между непосредственно связанными элементами сети. Обеспечивает управление доступом к среде передачи.

При работе на втором уровне возникают определенные проблемы. Существует множество разных линий связи: телефонные, кабельные, волоконно-оптические, радиорелейные, линии спутниковой связи и другие, которые в большинстве случаев не приспособлены для передачи компьютерных сигналов. Телефонные линии, например, предназначены для передачи голоса и не подходят для передачи компьютерных данных. И дело здесь даже не в телефонных проводах, а в наличии коммутационных устройств телефонных станций, включающих реле, переключатели, шаговые искатели, которые работают медленно, нестабильно и при этом еще искрят. Поэтому происходит преобразование компьютерных сигналов в те сигналы, для которых данная линия связи предназначена. С этой задачей справляются устройства, называемые адаптерами или модемами.

На втором уровне Интернет представляется совокупностью множества компьютеров, различных линий связи, устройств преобразования сигналов и т.п.

Первый уровень -- физический. Он включает в себя физические аспекты передачи двоичной информации по линии связи. Детально описывает, например, напряжения, частоты, природу передающей среды. Этому уровню вменяется в обязанность поддержание связи, прием и передачу битового потока.

На этом уровне нет ни документов, ни файлов, ни пакетов, ни байтов и битов. Есть электромагнитные сигналы той физической природы, для которых предназначена конкретная линия связи. По линиям связи эти сигналы путешествуют от компьютера к компьютеру. В пути физическая природа этих сигналов может меняться, если будет меняться линия связи.

На первом уровне Интернет представляется хитросплетением множества самых разнообразных линий связи, имеющих различную физическую природу.

Из проведенного обзора уровней Интернета видно, что на каждом уровне он имеет свои характерные свойства и особенности.

На самом верхнем (седьмом) уровне Интернет -- это информационное пространство, а по мере снижения уровня происходит приближение к проводам и линиям связи, по которым передаются электрические сигналы. Чем выше уровень, тем больше проявляется бытовой, потребительский характер Интернета, в котором преобладают образы (тексты, картинки, музыка). Чем ниже уровень, тем больше в нем физико-технической направленности и тем большей профессиональной подготовки требуется для работы в Интернете.

От личного характера, целей и задач зависит уровень погружения в Интернете. Если, например, заниматься только простейшим просмотром веб-страниц или пересылкой электронной почты, то достаточно умение работать на самом высшем, седьмом уровне. Если необходимо выполнять какие-то настройки, применять специальные программы, то придется опуститься на более низкие уровни. Например, хакеры, ищущие методы доступа к чужой информации, а также службы безопасности, им противостоящие, оперируют на третьем уровне. Экспериментаторы, изучающие линии связи -- на первом (физическом) уровне.

1.4 Функциональное назначение Интернета

Интернет выполняет две основные функции: информационную и коммуникационную, включая дистанционное управление (см. рис. 2).

Информационная функция Интернета. Эта функция позволяет потребителям быстро получать затребованную информацию. Это могут быть научные знания, техническая документация, книги, справочники, статьи, сообщения, чертежи, схемы, рисунки, видеоматериалы, звукозаписи и многое другое.

Информационные перегрузки -- характерная черта нашего времени. Созданы мощные механизмы, обеспечивающие производство огромного количества информации. Однако существенно меньше сделано для облегчения ее получения и использования.

Типичной является ситуация, когда инициатива принадлежит поставщику, а не потребителю информации. Поставщик по определенному поводу создает информацию и направляет ее всем, кто, по его мнению, в ней нуждается.

Так работают средства массовой информации, издательства, рекламные агентства и др. В большинстве случаев потребителю эта информация может быть и нужна, но не в данный момент. Поэтому потребитель вынужден архивировать полученную информацию. При этом велика вероятность, что к моменту, когда информация действительно понадобится, она потеряет актуальность. И это в лучшем случае. Обычно же у потребителя просто накапливаются горы информационного мусора, в котором отыскать что-то нужное почти невозможно.

Чтобы информация была полезной для потребителя, она должна доставляться к нему по запросу -- именно тогда, когда в ней возникла необходимость, и быть при этом всегда актуальной. Кроме того, поставщик должен сохранять возможность управления информацией, он должен не только создавать ее, но и вовремя обновлять и уничтожать. Человеку удобнее работать по принципу «я получаю информацию в нужном объеме тогда, когда она мне необходима».

Выход один -- необходима такая организация информационной системы, которая опиралась бы на принципы предоставления информации всем нуждающимся в ней, доставки информации по инициативе потребителя, а не поставщика, работа по схеме «как только вам потребовалась информация, вы можете беспрепятственно ею воспользоваться», причем гарантируется, что «формация всегда будет самой свежей и актуальной. Естественно, что при таком подходе нужно иметь, с одной стороны, источник информации, с другой стороны, единый универсальный инструмент для ее получения. В качестве первого естественно рассматривать веб-сервер, в качестве второго -- навигатор. Отметим, что доставка информации по инициативе потребителя является свойством, характерным практически для всех сетевых сервисов, кроме электронной почты и телеконференций.

Значение веб-технологии во многом предопределено тем, что это прежде всего интеграционная технология. Сегодня вряд ли можно найти более удачный пример того, как можно интегрировать различные источники информации и различные ее типы. Пользователь информационной системы современной организации должен иметь возможность черпать данные из самых различных источников -- файлов, баз данных, электронных таблиц, электронной почты и т.п. Более того, эта информация может быть принципиально различной природы -- текст, таблицы, графика (рисунки, чертежи, схемы), видео- и аудиоданные и т.п. Веб-технология полностью соответствует этим условиям. Действительно, веб-сервер выступает в качестве информационного концентратора, который получает информацию из разных источников, а потом однородным образом предоставляет ее пользователю. Навигатор, снабженный универсальным и естественным интерфейсом с человеком, позволяет ему легко просматривать информацию вне зависимости от ее природы.

Средства веб-технологии помимо связывания распределенных данных осуществляют еще одну очень важную функцию. Они позволяют рассматривать информацию с нужной степенью детализации, что существенно упрощает анализ больших объемов информации. Можно быстро отобрать самое интересное, а затем изучить выбранный материал во всех подробностях.

В то же время у информационной функции есть и другая сторона. Кроме потребителя информации есть еще ее поставщик, т.е. издатель. Бурные темпы развития Интернета во многом связаны с тем, что публикация информации в Сети сегодня обходится несопоставимо дешевле (в тысячи и десятки тысяч раз), чем ее распространение с помощью традиционных носителей. Так, для публикации книги объемом 300 страниц с графикой в Интернете с неограниченным тиражом достаточно разместить несколько файлов объемом 6--7 Мбайт всего лишь на одном из компьютеров Сети, и книга немедленно распространится среди тех, кто проявит к ней интерес. Стоимость части носителя (жесткого диска), занятой для публикации книги в Интернете, в несколько десятков тысяч раз меньше затрат, необходимых на подготовку и исполнение тиража печатного издания. Указанные факторы являются принципиально важными для широкого развития дистанционного обучения в системе открытого образования.

Информационная функция Интернета способствует его бурному проникновению в коммерцию. Производителям товаров и услуг гораздо дешевле размещать в Сети информацию о своих товарах, включая изображения (в том числе и трехмерные), чем создавать витрины, печатать и рассылать каталоги, содержать обширный штат менеджеров. Обычный интернет-магазин, осуществляющий прием заказов и доставку товаров, способен на площади 20--30 квадратных метров разместить несколько персональных компьютеров с информацией о 20--30 тыс. изделий. При традиционной салонно-витринной продаже накладные расходы магазина в сотни раз выше.

Немалая экономия на непродуктивных издержках позволяет снижать цену на товары, обеспечивать им конкурентное преимущество, увеличивать объемы продаж и тем самым увеличивать прибыль, часть от которой поступает в распоряжение структур Интернета, занимающихся рекламой и представлением товаров и услуг. Это в свою очередь ведет к еще более быстрому развитию служб Сети.

Коммуникационная функция Интернета. Эта функция Интернета позволяет людям общаться. Она развивается за счет создания в Интернете служб, аналогичных традиционным средствам общения, но превосходящих их по возможностям. Так, например, электронная почта объединяет возможности обычной почты и приближает их к возможностям прямого телефонного общения за счет скорости обмена сообщениями. Так, распространение информации через электронную почту происходит в 700 раз быстрее и в 300 раз дешевле, чем обычных писем.

В Интернете существует служба Интернет-телефонии, позволяющая людям разговаривать как по обычному телефону, но не нести при этом значительных расходов на междугороднюю и международную связь.

Возможности циркулярной почты (от одного источника ко многим потребителям) обеспечивает служба телеконференций. Она позволяет сделать свое сообщение доступным миллионам людей. То же самое, но в режиме реального времени обеспечивает служба чат-конференций. В ней групповые беседы между несколькими участниками происходят путем быстрого обмена сообщениями. Индивидуальное общение в режиме реального времени обеспечивает служба ICQ (I seek you -- я тебя ищу). Одновременно она выступает в роли интернет-пейджера и позволяет послать в Сеть персональное сообщение конкретному адресату, не зная, где он в данный момент находится. Если он в данный момент сидит за компьютером, то получит сообщение с просьбой выйти на прямую связь. Возможность видеотелефонии обеспечивается службами видеоконференций, причем видеоконференции могут быть как групповыми (со многими участниками), так и для двух партнеров. У этой службы множество разновидностей. Например, сегодня существуют системы, позволяющие родителям наблюдать в небольшом окне на экране монитора ход занятий с их детьми в детских и школьных учреждениях. Предприниматели могут из любой точки земного шара наблюдать за работой на своих предприятиях.

Технология видеоконференций используется в образовательной и развлекательной сферах. Так, например, в настоящее время очень распространена установка видеокамер в зоопарках, крупных аквариумах, в дикой природе. Не вставая с кресла, можно наблюдать за жизнью животных в джунглях, на морском дне, в труднодоступных горных районах, любоваться видами городов. В некоторых случаях можно даже управлять удаленными телекамерами, например, поворачивать их или изменять масштаб изображения.

Разумеется, информационная и коммуникационная функции Интернета во многом пересекаются. Так, многие профессионалы используют возможности коммуникации для оперативного решения технических вопросов, получения справочной информации, обсуждения специальных проблем.