Для начала я выберу несколько показавшихся мне интересными статей с вебсайта www.howstuffworks.com, они мне показались интересными впервую очередь потому, что написаны именно для лекгого ознакомления читателя с тем или иным вопросом. Адрес оригинала данной статьи http://computer.howstuffworks.com/internet...e.htm/printable
КАК РАБОТАЕТ ИНТЕРНЕТ (ПОЛНОЕ НАЗВАНИЕ "КАК РАБОТАЕТ ИНФРАСТРУКТУРА ИНТЕРНЕТ")
Одна из самых замечательных вещей связанных с интернет это то, что им никто не владеет. Интернет представляет собой просто большой набор компьтерных сетей, как больших, так и малых, которые расположенны по всему миру. Эти сети связаны между собой множеством различных методов в одно, единое целое, известное нам под названием Интернет. На самом деле, само название происходит от идеи взаимосвязанных (interconnected) (компьютерных) сетей.
Со времени своего появления в 1969 году, количество узлов сети Интернет выросло из четырех до десятков миллионов! То, что по сути никто не владеет интернет, совсем не означает, что интернет никто не контролирует и не поддерживает. Сообщество Интернет (Internet Society), некоммерческая группа, появившаяся в 1992 году, наблюдает за формированием политики и протоколов в Интернет, которые определяют как мы (простые смертные юзеры) используем и взаимодействуем с ним.
В этой статье, вы узнаете (если захотите, хе-хе) общие принципы и понятия на которых основан и работает Интернет. Узнаете о серверах доменных имен, о точках входа в сеть и о магистральных линиях сети Интернет (backbones). Но сначала надо разобраться, как ваш компьютер соединяется с другими компьютерами.
Иерархия компьютерных сетей.
Каждый компьютер, который присоединен к сети Интернет является его частью (пользователь компьютера можно сказать тоже
). Например, для подключения к Интернет вы возможно используете модем и звоните по местному номеру, чтобы соединиться со своим Интернет провайдером (Internet Service Provider, сокращенно ISP). На работе, ваш компьютер возможно является частью локальной сети (Local Area Network, сокращенно LAN), но и в этом случае вы, скорее всего, также подключены к сети Интернет с помощью Интернет провайдера с которым ваша компания заключила договор. Когда вы подсоединяетесь к своему интернет провайдеру, ваш компьютер становится частью его сети, в свою очередь провайдер присоединен к еще большей сети и тоже является ее частью. По сути, Интернет это сеть - сетей. Большинство больших компаний занимающихся коммуникациями имеет свои собственные выделенные магистральные линии (backbones) соединяющие различные регионы. Посмотрите к примеру на эту карту. В каждом отдельном регионе компания имеет свою Точку Присутствия (Point Of Presence, сокращенно POP). Точка Присутствия (далее просто POP) это место где местные, региональные пользователи могут получить доступ в сеть компании, чаще посредством дозвона по местному телефону или с помощью выделенной линии. Что самое интересное, в Интернет не существует глобальной всеохватывающей сети, вместо этого, есть несколько высокоуровневых сетей соединяющихся друг с другом с помощью Точек Входа в Сеть (network access point, сокращенно NAP).
После соединения с Интернет, ваш компьютер становится частью сети.
Вот например, представьте, что компания А это большой и могучий интернет провайдер. В каждом большом городе, компания, имеет свой POP (Точка Присутствия). POP в каждом городе представляет собой стойку забитую модемами к которым дозваниваются клиенты интернет провайдера. Могучая компания А, также арендует оптиковолоконные линии у телефонной компании, чтобы соединить свои POP-ы вместе. (смотрите например эту карту - карта реального ISP UUNET)
Теперь представьте, что компания Б это крутой корпоративный (короче говоря, не для всех) Интернет провайдер. Компания Б строит большие здания в больших городах (в маленьких - маленькие, хе-хе), а другие крутые компании размещают в новоостроенных специальных зданиях свои интернет сервера, проще говоря другие компьютеры для различных (конечно коммерческих) целей. Компания Б, круче компании А и даже проложила между своими зданиями свои собственные оптиковолоконные линии, чтобы их соединить.
При таком раскладе, все клиенты компании А смогут соединяться при желании друг с другом, также как и клиенты крутой компании Б смогут соединяться друг с другом, но беда в том, что клиенты компании А не смогут никогда соединиться с клиентами компании Б. Вот поэтому, обе компании договориваются и соединяются с помощью NAP (Точек Входа в Сеть) в различных городах, и после этого траффик (обмен информацией) между сетями компаний течет с помощью и через NAPы.
В реальности десятки крупных Интернет провайдеров соединяются между собой в Точках Входа в Сеть (NAP) в различных гоородах, и триллионы (ого-го) байтов данных протекает между отдельными сетями в этих точках. Интернет это набор огромных корпоративных сетей которые договариваются и взаимосвязываются между собой в точках NAP (а еще они договариваются как подороже продать нам простым юзерам свои услуги). Таким образом, каждый компьютер в Интернет соединен с каждым компьютером в Интернет (ну, вы поняли короче ).
Преодолевая разделение.
Взаимосвязь сетей в Интернет зависит от NAP-ов, от магистральных линий (backbones-ов) и от роутеров (routers). Удивительность этого процесса в том, что данные могут быть отправлены с одного компьютера, могут проследовать через полмира пройдя сквозь различные сети и оказаться на другом компьютере за доли секунды!
Роутеры, определяют куда отправлять данные с одного компьютера на другой. Роутеры это специализированные компьютеры (или простые компьютеры, но со специализированным программным обеспечением), которые направляют ваши данные или данные любого другого пользователя интернет к пунктам их назначений вдоль тысяч возможных путей. У роутера для выполнения есть две отдельные, но относящиеся друг к другу, задачи:
Первое, роутер отвечает за то, чтобы данные шли куда надо, а не туда куда не надо. Это жизненно важно для предотвращения закупоривания (забивания) каналов и соединений "простых пользователей" громадными объемами данных.
Второе, роутер контролирует успешно ли были доставлены данные к месту предполагаемого назначения или нет.
Осуществляя эти свои работы, роутер является очень важным и полезным инструментом для связывания двух отдельных сетей. Он соединяет две сети, передает данные от одной к другой. Он также защищает сети друг от друга, предотвращая передачу данных от одной сети к другой. Независимо от того какое количество сетей соединены, основные функции роутера остаются неизменными. Так как Интернет по сути это одна большая сеть объединяющая десятки тысяч других мелких сетей, роль роутеров в нем огромна и является абсолютной необходимостью.
Национальный научный фонд США (NSF) создал первую сетевую магистральную линию в 1987 году, это была линия T1 которая соединила вместе 170 мелких сетей, максимальная скорость передачи данных по этой магистрали была 1.544 Mbps (million bits per second, по-русски мегабит в секунду или миллион бит в секунду). После этого компании IBM, MCI и Merit поработали вместе с NSF над созданием магистралей и на следующий год разработали линию T3 (45 Mbps).
Магистральные линии компьютерных сетей обычно являются оптико-волоконными линиями (или волоконно-оптическими (световодными)). Магистральная линия объединяет множество оптико-волоконных кабелей сгруппированных вместе для увелечения емкости. Оптико-волоконные кабели обычно обозначают двумя буквами OC (optical carrier, по-русски оптическая несущая), например OC-3, OC-12 или OC-48. Так линия OC-3 может передавать данные на скорости 155 Mbps, а OC-48 на скорости 2488 Mbps или по-другому 2.488 Gbps (два с половиной гигабита в секунду, хе-хе) Вот и сравните такое с обычным модемным соединением в 56 Kbps!
Сегодня многие компании используют свои собственные высокоемкие магистрали, и все они взаимосвязаны и соединены на различных NAP-ах. Таким образом, каждый в Интернет, независимо от того где он находится и от того кто является его Интернет провайдером, имеет возможность общаться с кем угодно, где угодно на планете. Можно еще так сказать, в целом Интернет, это гигантское, распространенное на весь мир соглашение между различными компаниями для свободного их сообщения. (ну да, а мы юзеры идем как приложение, хе-хе, интересно чем был бы Интернет без простых пользователей)
Протокол Интернет.
Каждый компьютер подсоединенный к Интернет имеет свою уникальный идентификационный номер, называемый IP (произносится: айпи). IP означает Internet protocol (Интернет протокол), Интернет протокол - это язык при помощи которого компьютеры общаются между собой в сети Интернет. Протокол это предписанный способ обращения, например когда кто-то, хочет обратится к определенной службе, он обращается в соотвествии с протоколом. В мире компьютеров этот "кто-то" вряд ли будет человеком, чаще им является компьютерная программа, такая например как веб броузер (типа Internet Explorer или Mozilla).
Обычный IP адрес выглядит вроде этого:
216.27.61.137
Для облегчения запоминания человеком, IP адреса обычно отображаются в десятичном формате в виде разделенного точками десятичного числа. Однако компьютеры общаются в двоичной форме. Посмотрите на тот же самый IP адрес в двоичном формате:
11011000.00011011.00111101.10001001
Четыре числа (разделенные точками) в IP адресе, называются октетами (из словаря: октет - первые восемь строк сонета или группа из восьми человек или предметов), потому что каждое из них при рассмотрении в двоичной форме состоит и восьми позиций. Если сложить все позиции вместе, получается 32, поэтому IP адреса считаются 32-битными числами. Так как каждая позиция может иметь значение 0 или 1, общее количество возможных комбинаций в одном октете это 2 в восьмой степени или 256. Это означает что, каждый октет может иметь значение от 0 до 255. Соедините все четыре октета IP адреса и получите кол-во комбинаций равное 2 в 32 степени, а это 4,294,967,296 уникальных значений!
Из всех почти 4.3 миллиардов возможных значений, некоторые значения ограничены только для специального использования. Например, адрес 0.0.0.0 зарезервирован для сети по умолчанию, а адрес 255.255.255.255 используется как широковещательный адрес.
Разделение IP адреса точками на четыре октета служит не просто для упрощения чтения. Они также служат для того, чтобы создать классы IP адресов, которые затем могут быть присвоены определенным компаниям, правительствам или другим организациям в зависимости от их размера и необходимости. Октеты разбиты на две секции: сеть и узел (хост). Секцию сеть всегда содержит первый октет. Она используется для определения сети к которой принадлежит компьютер с данным IP адресом. Узел определяет реальный компьютер соединенный с сетью. Секция узел содержится в последнем октете. Также существует пять классов IP адресов, плюс некоторые специальные адреса.
Когда Интернет был еще во младенчестве, он состоял из малого количества компьютеров соединенных вместе с помощью модемов и телефонных линий. В то время вы могли соединиться с другим компьютером только если точно указали IP адрес требуемой машины. Например, IP адрес мог бы быть 216.27.22.162. И все бы было хорошо, но так как к сети подключалось все больше и больше машин процесс раздачи IP адресов становился все более трудоёмким.
Первым решением этой проблемы было создание простой текстовой базы данных которая поддерживалась и распространялась сетевым информационным центром (Network Information Center), который распределял названия и адреса. Но вскоре эта база стала огромной и справляться с задачей таким способом стало слишком трудно. Поэтому в 1983 году, в университете Висконсина, было создана Система Имен Домена (Domain Name System или DNS), которая распределяла имена доменов и соотвествующие им IP адреса автоматически. Таким образом сегодня например вам достаточно запомнить адрес www.kavkazchat.com и не писать IP адрес, чтобы соединится с нашим сайтом .
Что в имени?
Когда вы пользуетесь вебом или отправляете e'mail, вы используете имя домена чтобы сделать это. Например, унифицированный указатель информационного ресурса (Uniform Resource Locator или URL) "http://www.kavkazchat.com" содежит доменное имя kavkazchat.com, также как например e'mail адрес admin@kavkazchat.com. Каждый раз, когда вы используете доменное имя, вы используете DNS интернет сервера, чтобы перевести легко читаемое человеком доменное имя в читаемый компьютером IP адрес. Доменные имена высшего уровня, также называемые именами первого уровня, включают в себя такие как .COM, .ORG, .NET, .EDU, .GOV и т.д. Каждый домен высшего уровня содержит огромный список доменов второго уровня, например домен первого уровня .COM включает в себя:
kavkazchat
hotmail
microsoft
Сервер DNS принимает запросы от программ или от других DNS серверов для того, чтобы перевести доменное имя в IP адрес. Когда DNS сервер получает запрос, он может поступить следующим образом:
Он может ответить выдав IP адрес, если он уже знает IP адрес запрашиваемого доменного имени.
Он может связаться с другим DNS сервером и попытаться узнать IP адрес запрашиваемого доменного имени у него. Возможно он будет делать это множество раз.
Он может ответить "Я понятия не имею об IP адресе запрашиваемого домена, но вот вам IP адрес DNS сервера который может знать больше чем я".
Он может вернуть сообщение об ошибке потому что такое имя домена не существует или имя было указано неверно.
Допустим в вашем броузере вы написали URL http://www.kavkazchat.com. Броузер отправляет запрос серверу DNS. После получения запроса DNS сервер начнет поиск и свяжется с одним из главных DNS серверов. Главные (root) DNS сервера знают IP адреса всех DNS серверов которые ответственны за домены высшего уровня. DNS сервер запросит у root серверов данные на www.kavkazchat.com, и root сервер ответит, "Я не знаю IP адреса www.kavkazchat.com, но вот это IP адрес DNS сервера который ответственен за зону доменов .COM".
После этого DNS сервер посылает запрос на DNS сервер отвественный за .COM домены, и получит ответ такой: "Я не знаю IP адрес www.kavkazchat.com, но вот это IP адрес DNS сервера отвественного за домен kavkazchat.com". После этого ваш DNS сервер соединится с нашим DNS сервером (ns1.kavkazchat.com) и получит от него, наконец таки , IP адрес (66.28.63.241) информационного ресурса www.kavkazchat.com, псле этого он вернет IP адрес вашему броузеру и, вуаля, теперь вы, например, сможете прочитать эту статью
. Один из ключевых моментов в работе Интернета это надежность. Поэтому, существует множество DNS серверов разных уровней, так если один выходит из строя, то есть запасные для того, чтобы дать ответы на приходящие запросы. После того как DNS сервер получает ответ на свой запрос, но кэширует (сохраняет) полученный IP адрес. Таким образом, получив однажды от root сервера IP адрес DNS сервера ответственногг за зону .COM, ему не придется обращаться к root серверу повторно (на протяжении какого-то времени) для получения этой информации. DNS сервера могут кэшировать каждый запрос (к слову, они могут вообще не кэшировать), кэширование помогает предотвратить увязание и ускоряют весь процесс разрешения имен доменов в соотвествующие им IP адреса.
Хотя весь этот процесс абсолютно не заметен для обычного пользователя, DNS сервера ежедневно обрабатывают миллиарды запросов и являются неотъемлемой частью Интернет. Факт того, что эта распространенная по всему свету базаданных так четко и незаметно работает день за днем свидетельствует о хорошей схеме лежащей в основе DNS серверов.
Веб Сервера.
Существование Интернет было бы невозможным без интернет серверов. Все машины в интернет являются либо клиентами, либо серверами. Компьютеры, которые обеспечивают службы (такие как например почта, веб и т.д.) для других компьютеров называются серверами. Машины которые используются для подключения и использования этих служб называются клиентами. Существуют Веб сервера (Web servers), почтовые сервера (e'mail servers), ФТП сервера (FTP servers, для обмена файлами) и многие другие для прочих нужд и потребностей Интернет.
Когда вы соединяетесь с сайтом www.kavkazchat.com, чтобы открыть главную страницу вебсайта, вы являетесь пользователем сидящим за компьютером-клиентом, который соединяется с веб сервером обслуживающим наш вебсайт. Веб сервер находит страницу, которую вы запросили и посылает ее вам. Клиентские компьютеры обращающиеся к серверу делают это специальным образом и направляют свой запрос к определенной программе работающей на данном сервере. Например, если вы запустили веб броузер на своем компьютере, он будет обращаться к веб серверу, а не к почтовому серверу и т. д.
Как правило, сервер имеет статический (постоянный) IP адрес, который, если и меняется, то очень редко. Домашний компьютер который использует для соединения телефон и модем, как правило, автоматически получает новый IP адрес после каждого нового соединения с провайдером. Полученный IP адрес является уникальным, и может стать другим после очередного подключения.
Любой сервер делает свои службы доступными для клиентов используя порты с определенными номерами - один на каждую службу доступную на данном сервере. Например, если на сервере запущена программа вебсервер и сервер протокола передачи файлов (FTP), вебсервер будет доступен на порту 80, а FTP сервер на порту 21. Программы клиенты соединяются с программами-службами по определенному IP адресу и на определенном порту.
После соединения клиента со службой на определенном порту, он получает доступ к службе используя специальный протокол. Часто протокол между клиентом и службой можно прочитать в виде текста и узнать как и о чем шел разговор. Каждый веб сервер в Интернет соответствует протоколу передачи гипертекстовых файлов (hypertext transfer protocol или HTTP).
Компьютерные сети, роутеры, точки входа в сеть, Интернет провайдеры, службы имен доменов и мощные сервера все вместе делают возможным Интернет. Действительно поразительно, когда осознаешь, что вся эта информация и данные пересылаются по всему свету за какие-то милисекунды. Все эти составляющие крайне важны в нашей современной жизни и, сегодня без них не было бы Интернет. А без Интернет, жизнь для многих из нас действительно стала бы другой.
Небольшое дополнение о классах IP.
Класс А - этот класс IP адресов используется для очень больших компьютерных сетей, такой класс может иметь например огромная международная компания. IP адреса со значением первого октета от 1 до 126 входят в этот класс. Остальные три октета используются для определения каждого узла. Это означает, что класс А включает 126 сетей каждая с 16,777,214 возможными узлами из 2,147,483,648 всех возможных уникальных IP адресов. Сети класса А несут ответственность за половину всех возможных IP адресов. В сетях класса А высший бит первого октета всегда 0.
пример IP адреса класса А: 115.24.53.107
Обратная связь - IP адрес 127.0.0.0 используется как адрес обратной связи. Это означает, что он используется узлом (хостом) для отправки данных самому себе. Обычно этот адрес испольуется для установления причины проблем в сетях и для тестирования сетей.
Класс B - этот класс используется сетями средних размеров. Хорошим примером будет, например компьютерная сеть на территории университетского городка. IP адреса класса B имеют значение первого октета от 128 до 191. Адреса класса B также используют и второй октет для идентификации сети, а остальные два октета для определения узла. Это означает, что класс B включает 16,384 сети каждая с 65,534 возможными узлами и общее кол-во уникальных IP адресов 1,073,741,824. Сети класса B включают четверть всех возможных IP адресов. В сетях класса B в первом октете первый бит 1 и второй бит 0.
пример IP адреса класса B: 145.24.53.107
Класс С - адреса этого класса обычно используются мелкими и средними компаниями. Этот класс составляют IP адреса со значением первого октета от 192 до 223. Адреса класса С также включают второй и третий октет как части для идентификации сети. Только последний октет используется для определения каждого узла. Это значит, что класс С включает 2,097,152 сети этого класса каждая с 254 возможными узлами и общее количество возможных уникальных IP адресов 536,870,912. Сети класса С составляют одну восьмую от общего количества IP адресов в Интернет. В этих в первом октете первый бит имеет значение 1, второй бит значение 1 и третий значение 0.
пример IP адреса класса С: 195.24.53.107
Класс D - используется для широковещания (multicasting), класс D немнго отличается от первых трех классов. Первый бит у IP адреса этого класса 1, второй бит 1, третий тоже 1 и четвертый 0. Остальные 28 бит у IP адреса в этом классе используются для определения группы узлов (компьютеров) которым предназначаются данные. Класс D включает в себя 1/16 часть (268,435,456) всех адресов IP.
пример IP адреса класса D: 224.24.53.107
Класс Е - используется только для экспериментальных целей. Как и класс D, он отличается от первых трех классов. Все первые четыре бита в IP адресе этого класса имеют значение 1. 28 остальных битов используются для определения группы компьютеров которым предназначается широковещательное (multicast) сообщение. Класс Е включает 1/16 всех IP адресов как им класс D.
пример IP адреса класса Е: 240.24.53.107
Широковещание (broadcast) - сообщения предназначаемые для всех компьютеров в сети называются широковещательными (broadcasts). Для этих сообщений всегда используется IP адрес 255.255.255.255
Добавлю от себя что:
Существует также специальные адреса, которые зарезервированы для локальных компьютерных сетей. Которые используют IP адрес, но не подключены к Internet.
Для класса A: 10.0.0.0
Для класса B: 172.16.0.0 - 172.31.0.0
Для класса С: 192.168.0.0 - 192.168.255.0
Еще есть такое понятие как сетевая маска.
Сетевая маска определяет как будут локально интерпретироваться IP адреса в данной сети, что очень важно, поскольку определяет процесс разбиения на другие сети.
Стандартная сетевая маска - все сетевые биты в адресе имеют значение 1 и все узолвые биты 0. Это означает, что стандартные сетевые маски для классов сетей A,B,C будут:
A класс сетевая маска: 255.0.0.0
B класс сетевая маска: 255.255.0.0
C класс сетевая маска: 255.255.255.0
Сетевая маска предназначена только для локальной интерпретации локальных IP адресов. Сетевая маска это не IP адрес - она используется для локальной модификации интерпретации IP адреса.