• Визначення Інтернет
• Мережі. Класифікація мереж
  • Еталонна модель ISO OSI
  • IP- та Ethernet- адреси, хости та маски

Визначення Інтернет

Відповідь на запитання: «Що таке Інтернет?» є неоднозначною: вона істотно залежить від тієї точки зору, з якої ви намагаєтесь її одержати .

 

З технічної точки зору Інтернет – це сукупність десятків тисяч незалежних мереж і мільйонів різних комп'ютерів, об'єднаних загальним набором протоколів, тобто угод про взаємодію комп'ютерних і мережних компонентів. Сукупність протоколів Інтернет досить різноманітна, однак основною є сім’я протоколів TCP/IP – Transmission Control Protocol/Internet Protocol.

Із інформаційної точки зору, Інтернет – це сукупність мільйонів інформаційних центрів, які, як правило, називають web-сайтами, вони містять різноманітну структуровану та неструктуровану інформацію, пронизану безліччю взаємозв'язків, що утворюють “інформаційну супермагістраль” або “всесвітню павутину”.

Із соціально-економічної точки зору, Інтернет – це єдине середовище спілкування, розваг та ведення бізнесу й реклами, комунікацій, сучасний засіб обміну ідеями та “віртуальні збори”.

Найбільш важливою характерною деталлю Інтернету є відсутність єдиного центру і єдиного власника– це дійсно розподілена система, керована в основному самими користувачами й постачальниками послуг (провайдерами) через різні суспільні або спеціальні організації.

Наприклад, в Україні багато аспектів розвитку Інтернету вирішуються спільно державними (наприклад, ВАТ “Укртелеком”) й приватними (наприклад, провайдери, інтернет-кафе і т.п.) структурами з урахуванням потенційно високої значущості Інтернету для комерційної діяльності.

В основі роботи сучасного Internet лежать такі основні сервіси:

- Web-сторінки і Web-сайти - гіпертекстова (гіпермедіа) система, виконує інтегруючу роль мережевих ресурсів;

- електронна пошта (e-mail) — можливість отримувати і відправляти електронні листи;

- інтернет-пейджери (месенджери) — можливість у реальному часі обмінюватися короткими електронними повідомленнями з користувачами, які в даний момент знаходяться в мережі. Програми, які забезпечують цей сервіс, називаються ICQ — I seek you, я шукаю тебе;

- сховища файлів — так звані FTP-сервери. На них розміщуються файли, доступні для скачування;

- файлообмінні мережі (пірінгові мережі) — так звані мережі всередині великої мережі Internet, в яких об'єднуються користувачі. Електронні масиви Web-інформації що надають один одному різні файли — відео, музику, програми та інш.(див. http://net.e-publish.ru/p246aa1.html)

Будь-який комп'ютер, мобільний телефон, підключений в Internet, повинні мати свою так звану IP-адресу. У сьогоднішньому Internet-протоколі IPv4 використовуються для представлення адреси 4 байти. Всього їх може бути близько 4 млрд (2³² ), тому брак IP-адрес позначився наприкінці 2011 р. Іншою важливою проблемою Internet є низька продуктивність вузлів, що передають інформацію, — маршрутизаторів, а так само нездатність мережі до передавання її каналами великих обсягів даних у реальному часі, наприклад відео- і аудіоінформації. Це дуже сильно гальмує використання Internet як каналу телемовлення.Спроби вирішення цих завдань привели до виникнення проекту Internet-2. Сьогодні в цьому проекті беруть участь більше 200 навчальних закладів і понад 60 партнерських організацій, серед яких Cisco Systems, IBM, Microsoft, INTEL та ін.

Розробники запропонували новий протокол IPv6. Найпомітнішою відмінністю стала система адресації. Тепер IP-адреса складається не з 4, а з 16 байтів, що дозволяє на кожного жителя Землі надати декілька сот мільйонів адрес (2¹²⁸ ). В IPv6 даних була реалізована підтримка мультикастингу, тобто широкомовного передавання даних, коли одним каналом інформація передається відразу цілій групі абонентів. Швидкість передавання даних цією мережею сягає 100 Гбіт/с.

Internet-2  здебільшого використовується для наукових цілей — дистанційне управління експериментами, доступ в обсерваторії, розподілене оброблення величезних масивів даних і кінцеве цифрове відео: відеоконференції та широкомовне Internet-телебачення, наприклад, для дистанційного навчання студентів — трансляція лекцій у реальному часі або з архіву по мережі для розподілених груп приймання інформації. 

Мережі. Класифікація мереж

Мережа (у типовому визначенні) являє собою групу комп'ютерів, пов’язаних спеціальними технічними з'єднаннями, які використовують те або інше однакове технічне та програмне забезпечення для спільної роботи та поділу ресурсів.

Передавальним середовищем для мереж можуть бути

-        телефонні й захищені виділені кабелі;

-        радіо- й супутникові канали;

-        спеціальні засоби зв'язку.

Мережі розбиваються на 2 типи:

-        з комутацією пакетів. Прикладом може бути звичайна пошта. Листи доставляються окремому користувачеві не окремим літаком або поїздом, а разом з такими самими іншими листами. Лист увесь час переміщується з іншими листами. Це зручно, але за це доводиться платити додатково – служби зв'язку, які сортують листи й визначають, за якою адресою направляти кореспонденцію. З технічної точки зору, такі мережі виконують функції маршрутизаторів. Процес вибору оптимального маршруту отримав назву маршрутизація, а пристрій що її реалізує - маршрутизатор.

-        з комутацією каналів. Приклад – звичайний телефон –якщо абонент А зв’язується з абонентом Б за допомогою телефонної лінії, то канал зв’язку належить лише абонентам А та Б. З технічної точки зору, такі мережі виконують функції комутаторів передачі повідомлень з вхідного інтерфейсу на вихідний.

Головне, що забезпечує роботу комп'ютерів, об'єднаних у мережу, - набір спеціальних угод, названих, як було зазначено вище, протоколами. Протоколи описують як технічні аспекти з'єднання, так і прикладні та мають багаторівневу структуру відповідно до прийнятої в ISO (Міжнародна організація стандартів) стандартної схеми.

Комп’ютерні мережі поділяються на локальні та глобальні.

Локальні мережі (англ. LAN — Local Area Network) поєднують комп'ютери, що знаходяться в одному будинку або групі будинків якоїсь однієї установи (університет, банк, інститут та ін.) і найчастіше вирішують завдання спільного використання ресурсів: принтерів, комп'ютерів-сховищ даних (файлових серверів), потужних комп'ютерів для вирішення прикладних завдань (сервера додатків), комунікаційного устаткування.

Глобальні мережі  (англ. WAN — Wide Area Network) поєднують безліч локальних мереж та окремих комп'ютерів, розташованих на значній відстані один від одного, з'єднаних швидкісними каналами та спеціальними програмно-технічними комплексами. Зміст ресурсів глобальної мережі найрізноманітніший.

Для поєднання віддалених комп’ютерів у глобальну мережу використовуються різні засоби зв’язку:

• волоконно-оптичні кабелі,
• телефонні лінії,
• радіо- та супутниковий зв’язок.

Швидкість та надійність передавання даних до конкретного комп’ютера в глобальній мережі залежить від способу приєднання цього комп’ютера до мережі. У глобальну мережу можуть поєднуватися локальні мережі, що працюють за різними протоколами. Для узгодження протоколів у таких випадках використовують спеціальні засоби, які називаються шлюзами. Шлюзи можуть бути як апаратними, так і програмними. 

Для організації зв'язку двох комп'ютерів потрібно спочатку створити сукупність правил взаємодії цих комп’ютерів, визначити мову спілкування між ними, тобто визначити, що означають сигнали, які циркулюють між ними, та ін. Ці правила й визначення називаються протоколом.

TCP/IP — це абревіатура терміну Transmission Control Protocol / Internet Protocol (Протокол керування передачею / міжмережевий протокол). Фактично TCP/IP не один протокол, а декілька. Саме тому його часто називають набором, або комплектом протоколів, серед яких TCP і IP — два основні. Фактично TCP/IP представляє цей базовий набір протоколів, відповідальний за розбивання вихідного повідомлення на пакети (TCP), доставку пакетів на вузол адресата (IP) і збирання (відновлення) вихідного повідомлення з пакетів (TCP).(див.http://uk.wikipedia.org/wiki/TCP/IP)

Функції протоколів:

- зберігати працездатність після виходу із строю окремих частин мережі,

- забезпечувати обмін інформацією між комп'ютерами і мережами різних типів,

- використовувати системи імен і адрес. 

Для того, щоб здійснилася ідея необмеженої комунікації між комп'ютерами Інтернет, використовується один і той же протокол TCP/IP. Він складається з набору протоколів, кожен з яких виконує різні завдання.

TCP, UDP  - транспортні протоколи, що управляють передачею даних між машинами

IP, ICMP, RIP -  протоколи маршрутизації. Вони обробляють адресацію даних, забезпечують фактичну передачу даних

DNS, ARP  - протоколи підтримки мережної адреси забезпечують ідетіфікацію машини з унікальним номером і ім'ям

FTP, TELNET  - протоколи прикладних сервісів. Це програми, які користувач використовує для отримання доступу до різних послуг та ін. 

Еталонна модель ISO OSI

Сучасні мережі побудовані за багаторівневим принципом.

Багаторівнева структура спроектована з метою впорядкування безлічі протоколів і відносин. У структурі Інтернет прийнята семирівнева структура організації мережної взаємодії. Ця модель відома як «Еталонна модель ISO OSI» (Open System Interconnection – зв'язок відкритих систем). Вона дозволяє створювати мережні системи з модулів програмного забезпечення, які випускаються різними виробниками.

Модель ISO OSI пропонує дуже жорстоку стандартизацію вертикальних міжрівневих взаємодій. Така стандартизація гарантує сумісність продуктів, що працюють за стандартом якого-небудь рівня, із продуктами, що працюють за стандартами сусідніх рівнів, навіть у тому випадку, якщо вони випущені різними виробниками. Кількість рівнів може здатися надлишковою, однак таке розбиття необхідне для досить чіткого поділу необхідних функцій, щоб уникнути зайвої складності й створення структури, що може налаштовуватись під потреби конкретного користувача, залишаючись у рамках стандарту.

 

                              

Рисунок 1   – Багаторівнева реалізація мережної взаємодії.

Протокол TCP відповідає за передавання даних, а протокол IP — за їх адресацію.

Щоб занадто довгі повідомлення не монополізували (не займали на тривалий час) канал мережі, їх розбивають на короткі пакети, які передаються послідовно, з інтервалом у часі, надаючи тим самим можливість проходити і чужим пакетам тими самими каналами в ці інтервали. Протокол TCP розбиває інформацію на короткі пакети, відслідковує їхнє пересилання і правильне збирання фрагментів знову у ціле.

Але слід мати на увазі, що TCP/IP — не єдиний протокол, який дозволяє з'єднувати різні мережі. Internet зараз є багатопротокольною мережею, що спирається й на інші стандарти.

Системи, засновані на інших протоколах (наприклад, BITNET), підключаються до Internet через так звані шлюзи — спеціальні програми-перекодувальники, що погоджують домовленості різних протоколів.

IP- та Ethernet- адреси, хости та маски

Інтернет  - це сукупність мереж, які співіснують за двома правилами:

-        всі мережі використовують єдині умовні позначення для здійснення обміну й передачі даних;

-        всі мережі використовують загальний принцип адресації.

Кожна машина, під'єднана до мережі, повинна мати своє унікальне ім'я, що прийнято називати IP-адресою. IP-адреса – це унікальне 32-бітне число (4-байтне), що має вигляд сукупності чотирьох чисел від 0 до 255, розділених між собою крапками.

Наприклад:

                                   134.30.0.17

                                   192.168.1.56

IP-адресація комп'ютерів у мережі Інтернет побудована на концепції мережі, що складаєтья з хостів та інших мереж. Хост є об'єкт мережі, що може передавати й приймати IP-пакети, наприклад, комп'ютер робочої станції або маршрутизатор. Зазвичай помилково розуміють під хостом який-небудь сервер, однак у рамках концепції IP-мережі і робочі станції, і сервери – всі є хостами.

Хости з'єднані один з одним через одну або кілька мереж. IP-адреса кожного з хостів складається з адреси мережі й адреси хоста в цій мережі. IP-адресація, на відміну, наприклад, від IPX-адресації, використовує один ідентифікатор, що поєднує адресу мережі і адресу хоста. Як відзначалося вище, адреса подана чотирма десятковими числами, розділеними крапками. Кожне із цих чисел не може перевищувати 255 і є один байт з 4-байтної IP-адреси.

Довжина IP-адреси становить 32 біти, розділених на дві або три частини. Перша частина позначає адресу мережі, друга (якщо вона є) – адреса підмережі, третя –адреса вузла. Нагадаємо, по-перше, що адреса підмережі наявна тільки у тому випадку, коли адміністратор мережі ухвалив рішення щодо поділу мережі на підмережі; по-друге, IP-адреса вузла ідентифікує точку доступу модуля IP до мережного інтерфейсу, а не всю машину.

Довжина полів адреси мережі, підмережі та хоста є змінними величинами. Менеджер мережі (адміністратор або програма) привласнює IP-адреси машинам відповідно до того, до яких IP-мереж вони під'єднані.

Для того, щоб показати, яка частина IP-адреси є ідентифікатором мережі (Network ID), а яка – ідентифікатором хоста (Host ID), вводять поняття “маска мережі”.

Маска мережі – це шаблон, що накладаєтья на IP-адресу для встановлення, яка частина IP-адреси є ідентифікатором мережі (Network ID), а яка – ідентифікатором хоста (Host ID). Наприклад, для адреси 197.200.12.5 і маски підмережі 255.255.255.0 Network ID буде 197.200.12, а Host ID – 5.

Маска мережі використовується при обміні даними між двома хостами. Якщо хост-комп’ютери А і В належать одній мережі, хост А безпосередньо звертається до хосту B, однак якщо хост B належить іншій мережі, хост A буде звертатися через шлюз, і спосіб, яким хост A може повідомити про свою належність даної мережі, – це використання маски мережі. Наприклад, нехай маємо три хости

вузол A з IP-адресою     200.163.10.5

вузол B                            200.163.10.9

вузол C                           200.163.199.11 

і маску мережі 255.255.255.0

Припустимо хост A з’єднується з хостом B, оскільки обидва вони мають Network ID 200.163.10, то хост А звертається до хосту B безпосередньо. Якщо ж хост A з’єднується з хостом C, а вони перебувають у різних мережах (200.163.10 й 200.163.199 відповідно), то хост A буде надсилати запит через шлюз.

Існують 5 класів IP-адрес, що відрізняються кількістю бітів у мережному номері й хост-номері. Клас адреси визначається значенням його першого октету.

У таблиці 1 наведена відповідність класів адрес значенням першого октету й зазначена кількість можливих IP-адрес кожного класу.

Таблиця 1   – Характеристики класів адрес

Клас	Діапазон значень першого октету	Маска мережі за замовчуванням	Можлива кількість  мереж	Можлива кількість  вузлів
A B C D E	1 - 126 128 - 191 192 - 223 224 - 239 240 - 247	255.0.0.0 255.255.0.0 255.255.255.0	126 16382 2097150 - -	16777214 65534 254 228 227

Адреси класу A призначені для використання  у великих  мережах загального користування. Вони допускають велику кількість номерів вузлів. Адреси класу B використовуються в мережах середнього розміру, наприклад, в мережах університетів і великих компаній. Адреси класу C використовуються в мережах з невеликим числом комп'ютерів. Адреси класу D – при звертаннях до груп машин, а адреси класу E зарезервовані на майбутнє.

Розглядають глобальні (IP-)  і локальні (Ethernet-) адреси.

Ethernet-адреса – це унікальне 6-байтне число, що має вигляд сукупності шести чисел в 16-й системі числення, розділених між собою двокрапкою або тире.

Якщо локальна адреса привласнюється машині постачальником послуг Інтернет, то Ethernet-адреса  є унікальним для кожного мережного адаптера й розпізнається драйвером. Іншими словами, Ethernet-адреса відома машині, коли тільки у неї вставили мережну плату або інший мережний адаптер. Ethernet-адреса «вшита» у мережний адаптер виробником.

Машина, яка працює в глобальній мережі, завжди знає свої IP- та Ethernet- адреси.