Будакова Е.А. Учебное пособие Современные информационные технологии
Подождите немного. Документ загружается.
101
Общая характеристика сети internet
Определение Internet
Internet - это глобальная информационная система, которая:
- логически взаимосвязана пространством глобальных уникальных адресов,
основанных на Internet-протоколе (IP) или на последующих расширениях или
преемниках IP;
- способна поддерживать коммуникации с использованием стека протоколов
TCP/IP или его последующих расширений/преемников и/или других IP-
совместимых протоколов;
- обеспечивает, использует или делает доступной на общественной
или
частной основе высокоуровневые сервисы, надстроенные над коммуникационной
и иной связанной с ней инфраструктурой.
Общие сведения о физической организации Internet
С точки зрения физической структуры ядро сети Internet (или Соте Backbone
Network) составляют сети сетевых провайдеров первого уровня (Network Server
Provider, NSP Tier-1), наиболее крупными из которых являются UUNet, AT&T,
MCI, GTE/BBN и Sprint.
Таким образом, путь между произвольным сетевым сервером (например,
Web-
сервером) и компьютером пользователя состоит из трех основных частей -
участка между Web-сервером и скоростной магистралью, участка скоростной
магистрали и участка, связывающего пользователя с магистралью.
Для формирования из множества сетей единого сетевого пространства
Internet используются маршрутизаторы (сетевые шлюзы), которые обеспечивают
интеграцию других сетей в сеть Internet и согласование между сетями. В Internet
различают маршрутизаторы
двух типов: статические (внутренние) и
динамические (внешние).
Статические маршрутизаторы располагаются в небольших подсетях и
используются для постоянной (статической) связи с более крупными сетями по
протоколу IGP (Internet Gateway Protocol - протокол Internet-шлюзов).
Для связи больших сетей, в которых состояние межсетевых связей
изменяется постоянно за счет изменений в многочисленных более мелких
подсетях, используются динамические маршрутизаторы, отслеживающие
динамические
изменения межсетевых связей. В этом случае применяется
протокол EGP (Exterior Gateway Protocol, внешний шлюзовой протокол).
Для обмена данными между маршрутизаторами, подключенными
непосредственно к Backbone, используется протокол GGP (Gateway to Gateway
Protocol, протокол от шлюза к шлюзу).
На глобальном уровне связь между узлами Internet осуществляется по
следующим каналам связи:
- спутниковым (наземные станции спутниковой связи, искусственные
спутники земли);
- радиорелейным (передатчик, приемник, транслятор
);
102
- оптоволоконным (кабельное оборудование, конечные и промежуточные
станции передачи).
Отличительной особенностью сети Internet является высокая надежность.
При выходе из строя части узлов или линий связи сеть будет продолжать
функционировать. Такая надежность обеспечивается тем, что в сети Internet нет
единого центра управления (результат реализации принципа открытой сетевой
архитектуры Боба Кана). В случае неисправности небольших
сегментов сети
данные могут быть переданы по другим линиям связи, так как всегда имеется
несколько физических каналов передачи данных.
К сети Internet может быть подключен как отдельный узел, так и локальная
сеть.
Провайдеры имеют множество линий (модемный пул) для подключения
пользователей и высокоскоростные линии для связи с остальной частью Internet.
Основная задача провайдера
- предоставлять пользователям (клиентам)
доступ к Internet; в соответствии с этим провайдер может предложить
пользователю следующие виды подключения:
- коммутируемые соединения по протоколу РРР или SLIP (дозвон и
соединение с модемным пулом провайдера), которые чаще всего применяются
для подключения отдельных узлов пользователей;
- постоянное IP-соединение, при котором провайдер предоставляет
пользователю отдельный канал (выделенную линию).
Современные поставщики услуг сети Internet - провайдеры предоставляют
пользователям дополнительный сетевой сервис, среди которого наиболее
распространены следующие услуги:
- услуги почтового сервера - регистрация учетной записи (почтового
«ящика»);
- услуги Web-хостинга - размещение Web-сервера на своем сервере;
- регистрация домена в собственной доменной зоне;
- услуги по сетевой рекламе ресурсов пользователя и др.
Возможности провайдера ISP характеризуется
следующими параметрами:
- емкостью модемного пула, т. е. какое максимальное количество
пользователей может одновременно получить доступ к сети;
- скоростью передачи данных по каналам к сетевым провайдерам сле-
дующего уровня (NSP);
- способом назначения IP-адреса пользователю: статический (постоянный
адрес) или динамический (временный адрес на текущее соединение);
- возможностью подключения по высокоскоростным выделенным линиям
xDSL;
- перечнем дополнительных сетевых услуг, предоставляемых провайдером.
Адресация в internet и доменная система имен
Понятие домена и доменного имени
Домен - группа узлов сети (хостов), объединенных общим именем, которое
для удобства несет определенную смысловую нагрузку. Например, домен «ru»
103
объединяет узлы на территории России, а домен «sport» -узлы, относящиеся к
спортивным организациям или содержащие информацию о спорте, и т. д.
В более широком смысле под доменом понимается множество узлов
вычислительной сети, которые администрируются и поддерживаются как одно
целое.
Доменное имя - это уникальный алфавитно-цифровой идентификатор узла
(состоит из символов ASCII-кода -
букв от А до Z латинского алфавита и цифр от
0 до 9, также допускается дефис «-»).
Система доменных имен - DNS
Главное, для чего используется DNS служба, - это получение IP-адреса узла
сети. Исходя из этого любая реализация DNS является прикладным процессом,
который работает над стеком протоколов межсетевого обмена TCP/IP. Таким
образом, базовым элементом адресации в сетях TCP/IP с введением DNS
остался
IP-адрес, а доменное именование (система доменных имен) играет роль
вспомогательного сервиса.
DNS состоит из трех основных частей:
- пространства (множества) доменных имен (domain name space);
- серверов доменных имен (domain name servers);
- клиентов DNS (Resolver).
Пространство доменных имен
Пространство доменных имен имеет вид дерева (иерархии) узлов, как
показано на рис. 73, и подчиняется следующим правилам (RFC-1034):
- имя корня - пустая строка
, т. е. полное имя обязательно завершается
точкой;
- каждый узел дерева должен быть помечен простым именем, включающим
допустимые символы ;
- прописные и строчные буквы в доменных именах не различаются;
- допустимая длина простого имени не более 63 символов;
- доменные имена узлов, в пределах одного домена должны быть уни-
кальны;
- допускается применение одинаковых
доменных имен в разных доменах,
как показано на рисунке 53, где доменное имя «.mil» используется для
обозначения домена первого уровня и домена второго уровня, являющегося
поддоменом домена «.ru»;
- полное имя узла образуется из последовательности имени самого узла и
всех имен доменов, которые с ним связаны (снизу вверх по соответствующей
ветви дерева) до корня
включительно, записываемых слева направо и
разделяемых точками; например, как показано на рисунке 53, узлу «.Ekfacultet»
соответствует следующее полное до менное имя: «.Ekfacultet.urgi.rostov.ru»;
104
Рисунок 53 - Дерево доменных имен
- максимальная длина полного имени - 255 символов, включая точки;
- максимальное число уровней дерева -127;
- кроме полного (абсолютного) имени узла (FQDN, fully qualified domain
name), допускается применение относительного (относительно некоторого
опорного узла) имени, в этом случае завершающая точка отсутствует;
- поддерево доменных имен вместе со своим корневым узлом называется
доменом (поддоменом); например,
обозначенная на рис. 73 ветвь относится к
группе узлов («.Ekfacultet», «.Urfacultet», «.Phfacultet», «.Dizfacultet»,
«.Recfacultet») и поддоменов («.rostov» «.urgi»), входящих в домен «.ru», а все
узлы, показанные на рис. 73 на самом нижнем уровне, входят в домен (поддомен)
третьего уровня «.urgi» и т. д.;
- объединение узлов в домены является чисто логическим, т. е. не за-
висящим ни от месторасположения, ни от
IP-адреса, ни от способа
маршрутизации.
Полное доменное имя узла используется как ключевая информация для
поиска IP-адреса узла в базе данных, содержащей таблицы соответствия
доменных имен и логических адресов.
Корень - это множество все узлов Internet. Данное множество под-
разделяется на домены первого или верхнего уровня (top-level или TLD).
DNS-серверы в системе доменных имен
В
Internet система доменных имен реализована в виде распределенной базы
данных, включающей в себя серверы DNS, клиенты DNS (resolver),
объединенные общим протоколом запросов к базе данных и обмена информацией
между серверами.
Информация, соответствующая каждому доменному имени, хранится в
записях ресурсов RR (resource records) DNS-сервера. Основным типом хранимой
информации является IP-адрес. Одному доменному имени может соответствовать
несколько IP-адресов (в
случае использования нескольких сетевых интерфейсов
105
на компьютере). Кроме этого, в записях ресурсов может храниться
дополнительная информация.
В системе доменных имен различают несколько типов DNS-серверов.
В зависимости от типа отклика на запрос серверы делятся на авторитетные
(authoritative) и неавторитетные (поп authoritative).
Авторитетный отклик (authoritative response) возвращают серверы, которые
являются ответственными за зону, в которой описана информация, необходимая
клиенту DNS.
Неавторитетный отклик (
поп authoritative response) возвращают серверы,
которые не отвечают за зону, содержащую необходимую клиенту информацию.
В зависимости от способа поддержания базы данных авторитетные DNS-
серверы делятся на первичные (primary) и дублирующие (secondary).
Первичный сервер доменных имен является ответственным за информацию
о конкретной доменной зоне и поэтому хранит эту информацию, загружает ее
для ответов клиентам с локального диска
узла, на котором он функционирует.
Описание зоны этого сервера ведется непосредственно администратором зоны.
Дублирующий сервер доменных имен также является ответственным за эту
доменную зону. В его функции входит дублирование первичного сервера на
случай нарушения его работы. Кроме этого, дублирующий сервер, обрабатывая
часть запросов, снимает нагрузку с первичного сервера.
Корневые серверы
являются основой всей системы доменных имен,
поскольку являются авторитетными серверами для корневой зоны и содержат
ссылки на такие же серверы зон первого уровня или сами являются
авторитетными серверами некоторых зон первого уровня (например, com. или
net.).
DNS-клиенты и принципы функционирования DNS
DNS-клиенты обычно реализуются в виде набора подпрограмм, ис-
пользуемых программами, которым
требуется сервис доменных имен, например
Internet Explorer. В этом случае DNS-клиент обращается к указанному при
настройке DNS-серверу (серверам), интерпретирует ответ и возвращает результат
запросившей программе.
Обобщенная схема работы системы доменных имен иллюстрируется
рисунке 54.
Пользователь инициирует запрос к Web-серверу «www.urgi.ru». В
соответствии с настройками сетевого подключения DNS-клиент формирует DNS-
запрос к ближайшему DNS-серверу об ЕР-
адресе узла, на котором функцио-
нирует данный Web-сервер.
106
Рисунок 54 - Схема функционирования системы доменных имен
Если DNS-сервер провайдера является авторитетным для доменной зоны
«.ru», то он возвращает узлу пользователя DNS-отклик, в котором содержится
требуемый IP-адрес.
В случае, если DNS-сервер провайдера не является авторитетным для
доменной зоны «.ru», то он формирует аналогичный DNS-запрос к выше-
стоящему DNS-серверу (чаще всего, но не
обязательно, к корневому DNS-
серверу). Корневой DNS-сервер в ответ на полученный запрос формирует DNS-
отклик, в котором содержится IP-адрес авторитетного для данной доменной зоны
DNS-сервера, получив который DNS-сервер провайдера сформирует к нему
запрос и полученный отклик вернет клиенту. При этом полученная информация
будет занесена в кеш-память DNS-сервера провайдера. В случае повторного
запроса от пользователя IP-адреса Web-сервера «www.urgi.ru» DNS-сервер
провайдера сформирует отклик, используя информацию из кеш-памяти, и не
будет обращаться к вышестоящему DNS-серверу.
Запросы клиентов (или серверов) могут быть рекурсивными или ите-
ративными. Рекурсивный запрос подразумевает, что запрашиваемый сервер
должен самостоятельно пробежаться по всей системе серверов (вплоть до
корневого) до получения конечного
ответа (в том числе отрицательного) и
вернуть его клиенту. При этом сам сервер может пользоваться итеративными или
рекурсивными запросами. Сервер может отказаться выполнять рекурсивные
запросы «сторонних» клиентов. При итеративном запросе сервер делает только
один шаг поиска и возвращает ссылку на авторитетный сервер. Дальнейший
поиск производится самим клиентом.
107
3.1.2 Серверы и службы сети Internet
Общая характеристика и классификация электронных служб сети
internet
Классификация электронных служб сети Internet
Достаточно наглядно хронология прикладных средств сети Internet
отображается в виде пирамиды, в которой сетевые прикладные сервисы
(технологии) расположены по времени их появления снизу вверх и слева направо,
как показано на рисунке 55.
В показанной на
рисунке 55 пирамиде представлены далеко не все со-
временные сетевые сервисы, однако за время развития сети Internet после
появления технологии WWW (расположенной на вершине пирамиды) не было
разработано новой технологии, которая в большей степени интегрировала бы
прикладные сервисы и все информационное пространство Internet. Поэтому
расположение WWW на вершине в данном случае имеет смысл не только
хронологический
, но и логический.
Рисунок 55 - Пирамида основных Средств Internet
Весь сетевой сервис, доступный в сети Internet, условно делится на
индивидуальный и коллективный.
Индивидуальный сервис предназначен для предоставления пользователям
индивидуальных сетевых услуг, например IP-телефония (телефонный разговор, с
передачей данных по каналам Internet) или электронная почта,
предусматривающая индивидуальную адресацию сообщений. Таким образом,
отличительная особенность данного вида сервиса заключается
в возможности
индивидуально применения каждым пользователем.
Коллективный сервис, наоборот, ориентирован на группу (группы)
пользователей, при этом все пользователи, как правило, имеют равный доступ к
коллективным услугам сети. Например, большинство Web-серверов (за
исключением коммерческих) в равной степени доступны всем пользователям
сети Internet, а информация или услуга, представляемая каждым сервером,
адресована как минимум нескольким
пользователям. С учетом этого, очевидно,
что интерфейс сетевой службы коллективного сервиса в максимальной степени
должен быть удобным, понятным и «демократичным» в смысле оформления с
учетом аудитории пользователей, на которую он ориентирован.
108
Еще одним классификационным признаком сетевого сервиса является
способ его предоставления пользователю. В соответствии с этим сетевой сервис
делится на интерактивный (real-time, реального времени) и неинтерактивный
(отложенного использования).
Интерактивный сервис предусматривает непосредственное присутствие
пользователя в процессе информационного обмена. Например, интерактивный
разговор между двумя пользователями не состоится (IP-телефония или IRC), если
один из них
не подключен к сети.
Неинтерактивный сервис не предусматривает непосредственного
подключения пользователя к сети в процессе информационного обмена. Так,
например, в случае электронной почты отправка электронного письма одним
пользователем и получение этого письма другим пользователем может не
совпадать по времени (электронное письмо будет храниться в почтовом ящике
адресата до тех пор, пока
тот не просмотрит его).
Учитывая, что индивидуальный и коллективный сервис может быть как
интерактивным, так и неинтереактивным, то весь сетевой сервис (сетевые услуги)
Internet делится на 4 группы (примеры показаны на рисунке 56):
- индивидуальный — интерактивный;
- коллективный - интерактивный;
- индивидуальный - неинтерактивный;
- коллективный - неинтерактивный.
Рисунок 56 - Классификация сетевого сервиса Internet
Серверы и службы сети internet
Рассмотренная ранее классификация сетевого сервиса Internet формирует
представление о сети Internet как интегрированной среде, включающей
множество сетевых служб, обеспечивающих функционирование
соответствующих прикладных серверов.
Прикладные серверы сети Internet
Наиболее популярными и распространенными в сети Internet являются
следующие виды серверов:
- сервер новостей,
- файловый сервер,
109
- FTP-сервер,
- сервер доступа,
- FAX-сервер,
- сервер баз данных,
- сервер статистики.
Сервер новостей. Сервер новостей позволяет пользователям сети вести
оперативный обмен информацией по наиболее актуальным вопросам, а также
позволяет оперативно получать как официальную, так и неофициальную
информацию. Характерной особенностью серверов новостей является
оперативность обновления информации.
Файловый сервер. Файловый сервер представляет
собой хранилище файлов,
которые обычно представляют собой программы, электронные документы,
технические описания, электронные библиотеки, тексты нормативных актов и т.
п. Отличительная особенность файлового сервера заключается в длительном
хранении данных.
Для передачи файлов по сети используется протокол прикладного уровня
FTP (File Transfer Protocol, протокол передачи файлов), поэтому очень часто
файловый сервер называют FTP-сервером.
FTP-серверы
являются одним из основных информационных ресурсов
Internet, поскольку в большинстве своем информационные ресурсы Internet
хранятся в виде файлов.
Вся информация, хранящаяся на файловых серверах, делится на три
категории:
- Защищенная информация, режим доступа к которой определяется
ее владельцами и разрешается по определенным условиям. К этому виду
ресурсов относятся коммерческие архивы, закрытые национальные и
международные некоммерческие ресурсы.
- Информационные ресурсы ограниченного использования.
- Свободно распространяемые информационные ресурсы или
freeware, если речь идет о программном обеспечении. К этим ресурсам относится
все, что можно свободно получить по сети без специальной регистрации и
оплаты.
Подключение к файловому серверу может быть анонимным (когда в
качестве имени пользователя употребляется имя anonimous или
ftp) или
официальным (вводятся регистрационные параметры: регистрационное имя и
пароль).
При анонимном подключении сервер принимает меры по ограничению
доступа к ресурсам сервера со стороны данного пользователя. Обычно для таких
пользователей создается специальная директория ftp, в которой размещают
каталоги bin, etc и pub. В каталоге bin размещаются программы, разрешенные для
применения пользователем, а в каталоге pub - сами файлы.
Каталог etc закрыт для
просмотра пользователем, и в нем размещены файлы идентификации
пользователей.
110
Все возможности протокола FTP доступны только в режиме командной
строки. Интерфейс пользователя при работе со службой передачи файлов
реализуется программой ftp, которая запускается в операционной системе
Windows вводом в поле «Выполнить» из меню «Пуск» команды ftp.
После запуска программа ожидает команд пользователя, при этом на экране
в открывшемся после запуска программы окне отображается приглашение «ftp>».
Полный формат команды подключения к удаленному серверу имеет
следующий вид:
ftp [параметры] [адрес удаленного сервера],
где поле «параметры» содержит один или несколько идентификаторов
параметров, большая часть из которых предназначена для отладки и используется
редко.
Для подключения к файловому серверу ftp.ripe.net достаточно набрать ftp
ripe.net.
Сервер доступа. Сервер доступа обеспечивает возможность использования
вычислительных ресурсов и программного обеспечения удаленных узлов
вычислительной сети. Работу сервера доступа обеспечивает
один из первых
прикладных протоколов Internet - протокол TELNET.
В современной сети Internet, узлами которой являются высокопроиз-
водительные персональные компьютеры, актуальность данного сетевого сервиса
уменьшилась, но тем не менее служба Telnet в Internet продолжает существовать,
а протокол TELNET поддерживается современным сетевым программным
обеспечением.
Основой сетевой службы Telnet являются 3 компонента:
- TELNET-протокол,
- Telnet-интерфейс пользователя,
- Telnetd-процесс.
TELNET-протокол, являясь прикладным
протоколом, так же как и FTP,
использует для транспортировки данных транспортный протокол TCP.
Telnet-интерфейс пользователя обеспечивается программой telnet, которая
поддерживает режим командной строки.
В отличие от программы ftp, обеспечивающей интерфейс пользователя
только лишь для регистрации с целью передачи файлов, программа telnet
позволяет решать больше задач, например:
- регистрировать на удаленном узле и работать с его файловой
системой
(создание, удаление, копирование файлов и т. д.);
- работать в режиме «клиент - сервер» при отсутствии на локальном узле
клиентской программы;
- запускать приложения, доступные только на удаленном узле.
В общем случае команда запуска программы telnet имеет следующий вид:
telnet (система [порт]),
где в поле «система» задастся IP-адрес или доменное имя удаленной машины.