Интернет - технологии

Дисциплина «Современные информационные технологии и сети»
Лекция 5.
Интернет - технологии.
1)    Генезис сети Интернет.
2)    Организационная структура Интернет.
3)    Стандартизация технологий сети Интернет.
4)    Аппаратные составляющие сети Интернет.
5)    Программное обеспечение сети Интернет.

1.    Генезис сети Интернет.
В чем проявилась уникальность Интернета?
Появление такого технического средства общения, как Интернет, создало в информационном пространстве мира, сфере политических коммуникаций качественно новую ситуацию. Первоначально поговорим о его эволюции, развитии, то есть генезисе.
К предпосылкам возникновения Интернета следует отнести как идейные, так и научные и технические факторы. Свою роль сыграли некие художественные сочинения о чем-то похожем на всеобъемлющую информационную сеть; появление электронно-вычислительных машин и персональных компьютеров; разработка теории информации и изобретение таких способов пе¬редачи сведений, как модем, Wi-Fi, мобильная сеть и др.
Интернет возник в конце 60-х — начале 70-х годов прошлого века. Непосредственное отношение к этому имела деятельность отдела департамента обороны США (ARPA — Агентство передовых исследовательских проектов), который занимался проблемами поддержки и сохранения коммуникационного контроля в случае потери основных систем связи при ядерном взрыве. Решение проблемы виделось в создании программного обеспечения непрерывной работы так называемой сети сетей, в которой компьютеры национальной системы соединялись бы таким образом, чтобы при выходе из строя одной или нескольких машин все остальные подсистемные модели продолжали бы работать в прежнем режиме. Первая проблема, возникшая при реализации проекта, была связана с развитием программного обеспечения, объединяющего несколько сетей с разными оперативными системами. Вторая возникла при проектировании программного обеспечения, нечувствительного к потерям. Появление Интернета в медиаструктурах стало поистине революционизирующим явлением. Возникнув как разновидность электронных медиатехнологий, он сразу начал развиваться по нескольким направлениям: создание информационных баз и библиотек, развитие коммерции, общение в планетарном масштабе и расширение возможности получения человеком развлечений. Мгновенная передача информации из одного конца мира в другой или же получение сведений об исторических фактах как бы уничтожали время и пространство в экономической и политической жизни. Но, несмотря на воз¬можности систематизации информации в Интернете, именно этот тип трансляции сообщений и организации трафика как никакой другой способ передачи разнообразных сведений способствовал возникновению у человека ощущения жизненного хаоса, сложно¬сти мира.
Весьма впечатляющи темпы развития и распространения Интернета в мире. Если, например, телефону, чтобы занять 30% рынка домашних хозяйств, потребовалось 38 лет, то Интернету — всего 7. Иначе эта тенденция может быть представлена и так: чтобы охватить аудиторию в 50 млн. человек, радио потребовалось 38 лет, персональному компьютеру — 16, телевидению — 13, а Интернету — 4 года. Сегодня в мире насчитывается около 3,5 млрд. пользователей глобальной сети, и, в России – 84 млн. человек.
Характерно, что Интернет сразу заявил о себе как об инфор¬мационной технологии двойного назначения. В частности, его по¬явление способствовало не только всем тем позитивным процес¬сам, о которых было упомянуто, но и позиционированию в информационном пространстве тех, кто ранее испытывал сложности на традиционном рынке СМИ, например, различных религиозных сект, радикальных группировок и др. Интернет стал постоянным местом публикации нерепрезентативных опросов общественного мнения, механизмом распространения заведомо ложной информации, насаждения популистских настроений, а впоследствии и орудием совершения различных криминальных деяний (нарушений тайны личной жизни, распространения конфиденциальной информации, коммерческих преступлений и т.д.).
Сегодня трудно выделить какую-то приоритетную область Интернета. Некоторые обозреватели говорят, что наибольших успехов он достиг в экономической сфере, способствуя возникновению электронной коммерции (массовых транзакций, совершаемых через Интернет и приводящих к передаче прав собственности на товар или услуги) и электронного бизнеса (сделок через Интернет-магазины, электронные биржи и каталоги). Правда, не менее активно Интернет-технологии используются и в политике: при организации избирательного процесса, а также с целью информационного давления на центры принятия решений, формирования политической повестки дня, создания сетевых ресурсов информационных кампаний и политических проектов, борьбы с конкурентами и т.д.
Появление Интернета существенно повлияло на весь мир. Интернет-дискурс инициировал такие процессы, которые стали существенно модифицировать различные институты, нормы и даже самих участников– пользователей Интернета. Интер¬нет-пространство, кибернетический мир — неизменный атрибут современного поля политики. Однако люди еще не вполне научи¬лись использовать возможности данного технического феномена, способного формировать политическую реальность и одновремен¬но вовлекать их во взаимоотношения с властью. Многие страны решают задачу оптимального соотношения традиционных элект¬ронных СМИ и Интернета.
Имеющийся потенциал Интернета еще до конца не понят и не освоен.
В чем отличие Интернета и WWW?
Интернет от сочетания двух английских слов, что в переводе означает (связанные сети), или как её часто называют - «сеть сетей». Глобальная сеть соединяет большие узловые компьютеры и передачу данных между такими компьютерами осуществляется через спутники или специальные выделенные каналы связи.
Часто говоря об Интернете, имеют в виду Всемирную паутину, которая вызвала настоящую революцию в информационных технологиях и бум в развитии Интернета. Всемирная паутина (англ. World Wide Web) – глобальное информационное пространство, основанное на физической инфраструктуре сети Интернет и протоколе передачи данных HTTP. Для обозначения Всемирной паутины также используют слово веб (англ. web) и аббревиатуру «www». Всемирную паутину образуют миллионы web – серверов, расположенных по всему миру. Web – сервер является программой, запускаемой на подключенном к сети компьютере и использующей протокол HTTP для передачи данных. В простейшем виде такая программа получает по сети HTTP – запрос на определенный ресурс, находит соответствующий файл на локальном жестком диске и отправляет его по сети запросившему компьютеру. Для просмотра информации, полученной от web – сервера, на  клиентском компьютере применяется специальная программа – web-браузер, основная функция которого  - отображение гипертекста.
Популярная концепция развития Всемирной паутины – создание семантической паутины. Семантическая паутина – это надстройка над существующей Всемирной паутиной, которая призвана сделать размещенную в сети информацию более понятной для компьютеров. Семантическая паутина – это концепция сети, в которой каждый ресурс на человеческом языке был бы снабжен описанием, понятным компьютеру. Семантическая паутина открывает доступ к четко структурированной информации для любых приложений, независимо от платформы и независимо от языков программирования.
Каковы основные этапы развития Интернета?
Сеть Интернет начинала свою историю в 1969 году, когда Управление перспективных исследований (Advanced Research Projects Agency - ARPA) по заданию министерства обороны США приступило к работе над проектом по созданию экспериментальной компьютерной сети для оборонных организаций. Эта сеть, названная ARPANET (NET-сеть), предназначалась первоначально для изучения методов обеспечения надежной связи между компьютерами различных типов. Эксперимент с ARPANET был настолько успешен, что многие организации захотели войти в нее с целью использования для ежедневной передачи данных.
Первый сервер ARPANET был установлен 2 сентября 1969 года в Калифорнийском университете (Лос-Анджелес). Компьютер Honeywell DP-516 имел 24 Кб оперативной памяти.
29 октября 1969 года в 21:00 между двумя первыми узлами сети ARPANET, находящимися на расстоянии в 640 км - в Калифорнийском университете Лос-Анджелеса и в Стэнфордском исследовательском институте - провели сеанс связи. Чарли Клайн пытался выполнить удаленное подключение из Лос-Анджелеса к компьютеру в Стэнфорде. Успешную передачу каждого введенного символа его коллега Билл Дювалль из Стэнфорда подтверждал по телефону. В первый раз удалось отправить всего три символа «LOG», после чего сеть перестала функционировать. LOG должно было быть словом LOGIN (команда входа в систему). В рабочее состояние систему вернули уже к 22:30 и следующая попытка оказалась успешной.
К 1971 году была разработана первая программа для отправки электронной почты по сети. Эта программа сразу стала очень популярна.
В 1973 году к сети были подключены через трансатлантический телефонный кабель первые иностранные организации из Великобритании и Норвегии, сеть стала международной.
В 1970-х годах сеть в основном использовалась для пересылки электронной почты, тогда же появились первые списки почтовой рассылки, новостные группы и доски объявлений. Однако в то время сеть еще не могла легко взаимодействовать с другими сетями, построенными на других технических стандартах.
К концу 1970-х годов начали бурно развиваться протоколы передачи данных, которые были стандартизированы в 1982-1983 годах. Активную роль в разработке и стандартизации сетевых протоколов играл Джон Постел.
1 января 1983 года сеть ARPANET перешла с протокола NCP на TCP/IP, который применяется до сих пор для объединения (или, как еще говорят, «наслоения») сетей. Именно в 1983 году термин «Интернет» закрепился за сетью ARPANET.
В 1984 году была разработана система доменных имен (англ. Domain Name System, DNS). И в 1984 году у сети ARPANET появился серьезный соперник: Национальный научный фонд США (NSF) основал обширную межуниверситетскую сеть NSFNet (англ. National Science Foundation Network), которая была составлена из более мелких сетей (включая известные тогда сети Usenet и Bitnet) и имела гораздо большую пропускную способность, чем ARPANET. К этой сети за год подключились около 10 тыс. компьютеров, название «Интернет» начало плавно переходить к NSFNet.
В 1988 году был разработан протокол Интернет Relay Chat, благодаря чему в Интернете стало возможно общение в реальном времени (чат).
В 1989 году в Европе, в стенах Европейского совета по ядерным исследованиям (ЦЕРН) родилась концепция Всемирной паутины. Ее предложил знаменитый британский ученый Тим Бернерс-Ли, он же в течение двух лет разработал протокол HTTP, язык HTML и идентификаторы URI.
Изобретателями всемирной паутины считаются Тим Бернес-Ли и, в меньшей степени, Роберт Келльо. Тим Бернес-Ли является автором технологий HTTP, URI/URL и HTML. В 1980 году он работал в Европейском совете по ядерным исследованиям консультантом по программному обеспечению. Именно там, в Женеве (Швейцария), он для собственных нужд написал программу «Энквайр» (можно перевести как «Дознаватель»), которая использовала случайные ассоциации для хранения данных и заложила концептуальную основу для Всемирной паутины.
В 1989 году, работая в ЦЕРН над внутренней сетью организации, Тим Бернес-Ли предложил глобальный гипертекстовый проект, теперь известный как Всемирная паутина. Первый в мире web-сайт Тим Бернес-Ли создал по адресу http://info/cern/ch , теперь сайт хранится в архиве. Этот сайт появился он-лайн в Интернете 6 августа 1991 года. На этом сайте описывалось, что такое Всемирная паутина, как установить web – сервер, как использовать браузер и т.п. Этот сайт также является первым в мире интернет-каталогом, потому что позже Тим Бернес-Ли разместил и поддерживал там список ссылок на другие сайты.
В 1990 году сеть ARPANET прекратила свое существование, полностью проиграв конкуренцию NSFNet. В том же году было зафиксировано первое подключение к Интернету по телефонной линии («дозвон», англ. dialup access).
В 1991 была разработана технология WWW. В 1991 году Россия присоединилась к Интернет. В 1991 году Всемирная паутина стала общедоступна в Интернете, а в 1993 году появился знаменитый веб-браузер NCSA Mosaic. Всемирная паутина набирала популярность. К 1992 году в Сети существовало более миллиона компьютеров. За 1993-й год Веб вырос в три с половиной тысячи раз.
В 1995 году NSFNet вернулась к роли исследовательской сети, маршрутизацией всего трафика Интернета теперь занимались сетевые провайдеры, а не суперкомпьютеры Национального научного фонда. В том же 1995 году Всемирная паутина стала основным поставщиком информации в Интернете, обогнав по трафику протокол пересылки файлов FTP. Был образован Консорциум Всемирной паутины. Можно сказать, что Всемирная паутина преобразила Интернет и создала его современный облик. С 1996 года Всемирная паутина почти полностью подменяет собой понятие «Интернет».
В 1990-е годы Интернет объединил в себе большинство существовавших тогда сетей (хотя некоторые, как Фидонет, остались обособленными). Объединение выглядело привлекательным благодаря отсутствию единого руководства, а также благодаря открытости технических стандартов Интернета, что делало сети независимыми от бизнеса и конкретных компаний.
К 1997 году в Интернете насчитывалось уже около 10 млн. компьютеров, было зарегистрировано более 1 млн. доменных имен. Интернет стал очень популярным средством для обмена информацией.
С 22 января 2010 года прямой доступ в Интернет получил экипаж Международной космической станции.
В чем состоит значимость Интернета для информационного общества?
Оценим значимость Интернета исходя из понятия информационного общества.
Информационное общество — общество, в котором большинство работающих занято производством, хранением, переработкой и реализацией информации, особенно высшей её формы — знаний. Для этой стадии развития общества и экономики характерно:
•    увеличение роли информации, знаний и информационных технологий в жизни общества;
•    возрастание числа людей, занятых информационными технологиями, коммуникациями и производством информационных продуктов и услуг, рост их доли в валовом внутреннем продукте;
•    нарастающая информатизация общества с использованием телефонии, радио, телевидения, сети Интернет, а также традиционных и электронных СМИ;
•    создание глобального информационного пространства, обеспечивающего:
?    эффективное информационное взаимодействие людей;
?    их доступ к мировым информационным ресурсам;
?    удовлетворение их потребностей в информационных продуктах и услугах.
•    развитие электронной демократии, информационной экономики, электронного государства, электронного правительства, цифровых рынков, электронных социальных и хозяйствующих сетей.



 

2.    Организационная структура Интернета.
Кто управляет Интернетом?
Несмотря на то, что любая сеть может присоединиться к Интернету (а таких сетей на данный момент около 20 тысяч), органом верховной власти в Интернете является ISOC (Интернет Society -  международная профессиональная организация, занимающаяся развитием и обеспечением доступности сети Интернет). Организация насчитывает более 20 тысяч индивидуальных членов и более 100 организаций - членов в 180 странах мира. Общество Интернета предоставляет организационную основу для множества других консультативных и исследовательских групп, занимающихся развитием Интернета, общество с добровольным членством. Цель общества состоит в способствовании обмену информацией.
Общество Интернета ставит своей задачей способствовать развитию Интернета, разработке новых Интернет-технологий и обеспечению доступности Всемирной сети в мировом масштабе. Официально ISOC является некоммерческой образовательной организацией. Она имеет офисы в Вирджинии (США) и Женеве (Швейцария). ISOC официально владеет правами на все документы RFC и прикладывает много усилий для практического внедрения Стандартов Интернета, описанных в RFC. Официально миссия ISOC звучит так:
Пропаганда открытого развития, эволюции использования Интернета на благо всех жителей Земли.
Но Общество Интернета занимается не только информационной и образовательной деятельностью. ISOC также занимается финансированием и координацией общественных инициатив, связанных с Интернетом. Она спонсирует множество мероприятий по всему миру (в основном, в развивающихся странах), направленных на популяризацию Интернета и освоение навыков работы в Сети широкими слоями населения. Общество Интернета также занимается подсчётом сетевой статистики и проведением маркетинговых исследований.
ISOC ежегодно проводит крупные конференции «International Networking» (INET), на которых собираются представители интернет-сообщества и обсуждают вопросы дальнейшего развития и стандартизации Глобальной сети.
Общество Интернет Society назначает, так называемый, архитектурный совет Интернета, отвечающий за техническую политику, поддержку и управление сетью. Структура Интернета включает национальные, межрегиональные и межконтинентальный уровни.
Самый низший уровень состоит из отдельных поставщиков сетевого сервиса — Провайдеров. Он так и называется — уровень ISP (Интернет Service Providers). Сети этого уровня включают в себя межрегиональную и региональную транспортную среду, программно-аппаратные средства и персонал для ее поддержания и прочее. Следущий уровень, так называемый, уровень пиринга (peering), использует не¬сколько ISP и состоит из специальных узлов межсетевого обмена IP-трафиком — Интернет eXchange (IX). Более высокий уровень — опорные высокоскоростные ин¬фраструктуры национального и межнационального масштаба.
Мировой Интернет представляет собой многопараметрическое, многоаспектное явление. Однако общие тенденции его развития, как на национальном, так и на межнациональном (межрегиональном и межконтинентальном) уровнях, могут быть пояснены следующей схемой.
Какова организационная структура сети Интернет?
Логические связи между тремя макроуровнями инфраструктуры Интернет на слайде.
Уровень ISP (Интернет Service Providers). Самый низший из них – базовый – связан с формированием отдельных поставщиков сетевого сервиса, созданием сетей, которые они обслуживают. Инфраструктуры этих сетей включают транспортную среду (высокоскоростную межрегиональную опорную, региональную (местную) и "последнюю милю" – средства доступа локальной сети клиента в сеть ISP; программно-аппаратные средства; персонал, обеспечивающий эффективное функционирование сети; канальные емкости, связывающие сеть ISP с сетями других ISP (национальными или транснациональными), обеспечивающих, в свою очередь, связность с остальными сетями Интернет в мире.
Интернет фактически является объединением более мелких компьютерных сетей, поддерживаемых индивидуальными ISP. Их развитие является необходимым этапом становления любого сегмента Глобального Интернет.
Уровень пиринга (peering) предполагает развитие системы взаимовыгодного использования инфраструктур нескольких ISP путем обмена трафиком. Такой обмен может осуществляться на основе парных договоренностей и выделенных каналов связи между отдельными ISP, но более прогрессивным является путь создания специальных узлов межсетевого обмена IP-трафиком – Интернет eXchange (IX).
IX представляют собой отдельные сети, поддерживаемые специализированными организациями, и выполняют узко специальные функции по обеспечению локальной высокоскоростной связности между подключенными к ним провайдерами. Эти телекоммуникационные структуры построены, как правило, по технологии локальных сетей и сами не являются провайдерами в общем смысле. Интернет eXchange являются важными элементами структуры современного Интернет.
Уровень опорной сети (backbone) связан с созданием опорных инфраструктур национального и межнационального масштаба (таких, как, например, европейские) с высокоскоростной транспортной средой, крупными узлами доступа ISP к опорной сети.
Потребности в создании опорной инфраструктуры национального масштаба и этапы ее модернизации определяются уровнем развития использующих ее ISP.
Переход на Backbone-уровень развития инфраструктуры национального сегмента Интернет соответствует шагу 2 в цикле I на рис. Создание опорных инфраструктур национального масштаба происходит, как правило, с участием государства (в большей или меньшей степени в разных странах), привлечением общенациональных телекоммуникационных ресурсов.
На backbone инфраструктуре создаются национальные, региональные и корпоративные узлы доступа для крупнейших ISP, на основе которых еще активнее появляются потенциально более эффективные точки обмена внутренним IP-трафиком (шаг 3 в цикле I на слайде).
Все три вышеописанных уровня национальной инфраструктуры способствуют появлению новых инвестиций в развитие телекоммуникаций, информационных услуг, появлению новых ISP (шаг 4 цикла I на рис.).
Глобальная сеть Интернет (Мета Сеть или Сеть Сетей) объединяет более 170 стран мира (их национальные Интернет-сегменты). Эта сеть сегодня обеспечивается не только пиринговыми или магистральными инфраструктурами национального масштаба, в том числе такими большими, как инфраструктуры США и Канады, Германии и Франции, но и аналогичными континентальными инфраструктурами, например Ebone, EuropaNet/Dante и Nordunet в Европе, и межконтинентальными, например MCI International, UUNet, Teleglobe. Архитектура, макроуровни инфраструктуры и схема взаимодействия между ними соответствуют вышеописанной на национальном уровне.
Как взаимодействуют уровни провайдера, пиринга и государства?
Результатом взаимодействия и взаимовлияния на национальном, межнациональном (континентальном и межконтинентальном) уровнях является сегодня наличие такого уровня связности клиентов Интернет (каким бы ISP они ни обслуживались), который с полным основанием можно назвать Глобальным (Глобальная сеть Интернет).
Инфраструктура нового поколения Интернет, безусловно, будет включать все три вышеописанных макроуровня архитектуры традиционной Интернет, сформированные на новой технологической базе. Однако, основываясь на опыте развития Интернет, оптимальным в данном случае, как уже отмечалось выше, будет начать с построения уровня Backbone. Высокоскоростные интегрированные технологии передачи информации на этом уровне создают хорошие условия для развития информационных технологий, перспективы для апробации и внедрения широкого спектра новых услуг на их базе, гарантию качества сервиса, которое может быть обеспечено клиенту в локальной сети (на нижележащем уровне). При таком подходе системы обмена IP-трафиком и сети отдельных ISP ориентируются на скорости и технологии, задаваемые и поддерживаемые уровнем Backbone.
На долю наземных магистральных каналов в суммарных доходах рынка приходится 83%. Это не случайно. Цены на наземные каналы по большинству направлений в несколько раз ниже, чем на спутниковые, которые к тому же имеют меньшую пропускную способность и серьезно зависят от погодных условий. Поэтому космические магистрали чаще всего используются только в случае отсутствия наземной магистральной инфраструктуры. Спутниковые сети в качестве основного средства связи в удаленных регионах используют для решения различных задач крупные корпорации и ведомства (Банк России, «Газпром», угледобывающая отрасль), а для операторов, владеющих собственными магистральными волоконно-оптическими сетями, спутниковые каналы выполняют роль резервных связей.
Междугородная магистральная сеть соединяет Москву с центрами зон (областей, республик, краев), а также зоны между собой. На слайде справа – схема Интернета, показывающая объединение локальных сетей и персональных компьютеров.
Международная магистральная сеть имеет стыки с международными сетями. Например, у цифровой сети ОАО «Ростелеком» есть международные выходы по волоконно-оптическим линиям связи на Финляндию, Данию, Турцию, Италию, Болгарию, Японию, Корею, Китай, Эстонию, Казахстан, Украину, Беларусь. Через Беларусь обеспечены выходы на Литву и Польшу.
Российский сегмент Интернета стал неотъемлемой частью международных каналов связи.

 

3.    Стандартизация технологий сети Интернет.

Каковы принципы построения и организационная структура Интернет?
Маршрутизация в сети Интернет - пакетная (бывает еще канальная, как в телефонии, АТС - маршрутизатор).
Все наши компьютеры объединены в локальную сеть, и имеют локальную IP-адресацию. Пакеты с такой адресацией "путешествовать" в глобальной сети не смогут, т.к. маршрутизаторы их не пропустят.
Поэтому существует шлюз, который преобразовывает пакеты с локальными IP-адресами, давая им свой внешний адрес. И дальше ваши пакеты путешествуют с адресом шлюза. Схема прохождения пакетов из локальной сети к серверу.
Маршрутизаторы объединяют отдельные сети в общую составную сеть. К каждому маршрутизатору могут быть присоединены несколько сетей (по крайней мере, две).
Маршрут - это последовательность маршрутизаторов, которые должен пройти пакет от отправителя до пункта назначения.
Схема объединения отдельных сетей в общую составную сеть состоит из локальных сетей и частей Интернета.
Локальных сетей слишком много, поэтому реально объединяют автономные системы. Автономная система - сеть находящаяся под одним административным контролем, это может быть несколько компьютеров или большая сеть (понятие достаточно условное)
Где можно посмотреть официальную документацию по Интернету?
RFC (Request for Comments) - официальная документация по Интернет, можно найти по адресу http://www.rfc-editor.org/ илиhttp://www.ietf.org/rfc.html .
Все разработчики должны придерживаться этой документации, но на практике, не всегда так происходит.
Рассмотрим адресацию в сети Интернет.
Типы адресов:
1.    Физический (MAC-адрес)
2.    Сетевой (IP-адрес)
3.    Символьный (DNS-имя)
Компьютер в сети TCP/IP может иметь адреса трех уровней (но не менее двух):
•    Локальный адрес компьютера. Для узлов, входящих в локальные сети - это МАС-адрес сетевого адаптера. Эти адреса назначаются производителями оборудования и являются уникальными адресами.
•    IP-адрес, состоящий из 4 байт, например, 109.26.17.100. Этот адрес используется на сетевом уровне. Он назначается администратором во время конфигурирования компьютеров и маршрутизаторов.
•    Символьный идентификатор-имя (DNS), например, www.yandex.ru
Каким образом формируется IP-адрес?
IPv4 - адрес является уникальным 32-битным идентификатором IP-интерфейса в Интернет.
IPv6 - адрес является уникальным 128-битным идентификатором IP-интерфейса в Интернет, иногда называют Интернет-2, адресного пространства IPv4 уже стало не хватать, поэтому постепенно вводят новый стандарт.
IP-адреса принято записывать разбивкой всего адреса по октетам (8), каждый октет записывается в виде десятичного числа, числа разделяются точками.
Схема перевода адреса из двоичной системы в десятичную на слайде.
Например, адрес 10100000010100010000010110000011
записывается как 10100000.01010001.00000101.10000011 = 160.81.5.131
 IP-адрес хоста состоит из номера IP-сети, который занимает старшую область адреса, и номера хоста в этой сети, который занимает младшую часть.
160.81.5.131 - IP-адрес
160.81.5. - номер сети
131 - номер хоста
Кроме IP-адреса хост-компьютеру присваивается еще и словесный адрес. Для определения соответствия IP-адресов словесным адресам используется «Доменная система имен». Адреса всегда являются уникальными (единственными), за это отвечают администраторы сети. Отсутствию путаницы в этом вопросе способствует иерархическая организация имен. IP-адреса бывают двух типов — статические и динамические.
Динамические адреса выделяются компьютерам на время сеанса связи с Интернет из некоторого набора адресов, закрепленного за некоторой организацией или группой компьютеров. Таким образом, организации используют меньше адресов, чем у них компьютеров, и экономят деньги: ведь за использование IP-адреса нужно платить провайдеру. Динамические адреса используются при подключении к Интернет через модем.
Что такое доменная система имен?
Числовые представления адреса — единственно возможный метод идентификации для компьютеров, но для пользователей Интернет они неудобны, поскольку не несут смысловой нагрузки и вследствие этого с трудом запоминаются, поэтому в Интернет предусмотрена возможность использования их аналогов в текстовом представлении. Это так называемые доменные адреса DNS (Domain Name System) — доменная система имен.
Доменная система представления адреса разделяет адреса по ие¬рархии различных областей (domain — область), представляющих собой тематически или географически объединенную группу ком¬пьютеров. Обычно доменные адреса бывают двух и более уровневыми и представляются следующей схемой.
domain — это строка символов. Друг от друга домены отделяют¬ся точкой. Например, www.yandex.ru
Самый правый домен — domain 1 — код страны или специальный тематический код, применяемый в большинстве случаев для амери¬канских организаций.
Домены стран:
ru — Россия;
by — Беларусь;
de — Германия;
ch — Швейцария; и так далее для всех стран.
Основные тематические домены в Интернет:
gov — правительственные учреждения;
net — сетевые организации;
mil — военные учреждения;
com — коммерческие организации;
edu — учебные заведения;
org — прочие организации, в том числе и все виды бесприбыль¬ных и некоммерческих организаций.
В последнее время появляются новые домены, так как старых стало не хватать, например домен info — для различных организаций, занимающихся информационной деятельностью;
domain2 — обычно наименование организации или имя провай¬дера, через которого компьютер подключен к Интернет;
domain3 — имя сервера или компьютера в организации.
В зоне российского Интернета можно использовать домен .рф, но только в Рунете. Основной его недостаток – невозможность набора, если на клавиатуре нет русских букв. Такие доенные имена успешно используются на территории России.



 

4.    Аппаратные составляющие сети Интернет.
Каким образом организован Интернет на физическом уровне?
Как известно, организации, предоставляющие пользователям услуги по доступу в Интернет, имеют статус провайдера Интернет. Провайдеры Интернет обычно располагают высокоскоростными каналами связи с региональной точкой входа в сеть. Стандартными услу¬гами являются: разные типы подключения (сеансовое соединение dial-up, прямое подключение direct Интернет connection); тип IP-адреса (статический (постоянный) и динамический IP-адрес (на время подключения)); разные уровни поддержки и предоставления сервиса (различные службы и сервисы: почтовая служба, служба обмена файлами FTP, служба поддержки телеконференций и т.д.).
 Конечные пользователи получают доступ в Интернет через сервер провайдера Интернет. При подключении локальной сети с маршрутизацией локальная офисная сеть полностью становится частью Интернет. Провайдер выделяет диапазон IP-адресов, которые присваиваются компьютерам. Эти адреса непосредственно принадлежат адресному пространству Интернет, и любой компьютер с реальным адресом становится полноправной машиной в Интернет. Маршрутизатор просто перенаправляет пакеты между каналом до провайдера и локальной сетью. При всем удобстве подобная организация подключения имеет некоторые сложности. Во-первых, адреса являются ценным ресурсом в Интернет и провайдеры выдают их весьма экономно и за дополнительную плату. Во-вторых, все машины становятся непосредственно доступными из Интернет, повышает риск воздействия на них хакеров. Этот риск можно существенно снизить, включив фильтрацию IP-пакетов: большинство аппаратных и программных маршрутизаторов имеют возможность задания произ¬вольных фильтров.
Каких видов используются выделенные линии?
Выделенные линии можно разделить на три категории — телефонные, физические и цифровые.
Выделенные телефонные линии — просто телефонные линии с заранее установленным соединением, по ним работают обычные телефонные модемы, эти линии также проходят через обычное телефонное оборудование. Отличие заключается в том, что для соединения не надо набирать номер, соединение устанавливается телефонным оператором раз и навсегда. Пропускная способность таких линий также ограничена скоростью телефонных модемов.
Физические выделенные линии представляют собой просто пару или несколько пар проводов между клиентом и провайдером. В такой выделенной линии скорость передачи ограничена только ее физическими свойствами и специальным модемом, максимальная дальность выделенной линии составляет 5-7 км.
Более совершенны цифровые линии. При выделении цифровых каналов цены существенно выше, чем на физические выделенные линии. Для доступа в Интернет в ряде случаев применяется радиоканал, он обычно обеспечивается с помощью радиомодемов и радиопостов, работающих в диапазоне от со¬тен мегагерц до единиц гигагерц.
Потребителями услуг выделенных цифровых линий являются: корпоративные пользователи (банки и торгово-финансовые компании, бизнес-центры, промышленные предприятия, административные органы управления, телекоммуникационные компании-операторы, провайдеры информационных услуг), крупные и средние фирмы, имеющие один или два офиса.
Интернет-технологии непрерывно развиваются, поэтому повсеместное внедрение цифровых линий – это вопрос времени.
Какое основное сетевое оборудование используется для сети Интернет?
Виды используемых сетевых кабелей:
•    Витая пара:
- Неэкранированная  - максимальное расстояние, на котором могут быть расположены компьютеры, соединенные этим кабелем, достигает 90м. Скорость передачи информации - от 10 до 155 Мбит/с;
- Экранированная  - скорость передачи информации - 16 Мбит/с на расстояние до 300 м.
•    Коаксиальный кабель (тонкий и толстый). Отличается более высокой механической прочностью, помехозащищённостью и позволяет передавать информацию на расстояние до 2000 м со скоростью 2-44 Мбит/с;
•    Волоконно-оптический кабель. Идеальная передающая среда, он не подвержен действию электромагнитных полей, позволяет передавать информацию на расстояние до 10 000 м со скоростью до 10 Гбит/с.
Для удобства представим сравнительные характеристики различных видов соединений в локальных сетей в форме таблицы:
Вид соединения    Скорость    Сравнительная стоимость    Расстояние
Тонкий коаксиальный кабель    10 Мбит/с    Самый дешевый    До 150 м
Толстый коаксиальный кабель    10 Мбит/с    Более дорогой    До 500 м
Витая пара    10-100 Мбит/с    Более дорогой    До 100 м
Оптоволоконный кабель    До 1 Гбит/с    Самый дорогой    До 2 км
Беспроводное соединение    3-54 Мбит/с    Дороже, чем проводные соединения (кроме оптоволокна)    До 300 м
Структура компьютерной сети может быть представлена совокупностью обеспечивающих ее подсистем, к которым относятся техническое и программное обеспечение.
Техническое обеспечение – комплекс технических средств, предназначенных для работы компьютерной сети, к ним относятся компьютеры, комплектация, лини связи, расходные материалы и т.д. Сюда же входит документация на оборудование.
Каковы основные технические средства для сети Интернет?
Серверы – более мощные компьютеры для сетевой работы. На дисках серверов располагаются совместно используемые программы, базы данных и т.д. Остальные компьютеры локальной сети часто называются рабочими станциями. На тех рабочих станциях, где требуется обрабатывать только данные на сервере, часто для экономии, не устанавливают жестких дисков. В сетях, состоящих более чем из 20-25 компьютеров, наличие сервера обязательно - иначе, как правило, производительность сети будет неудовлетворительной. Сервер необходим и при совместной интенсивной работе с какой-либо базой данных.
Иногда серверам назначается определенная специализация (хранение данных, программы, обеспечение модемной и факсимильной связи, вывод на печать и т.д.). Серверы, как правило, не используются в качестве рабочих мест пользователей. Серверы, обеспечивающие работу с ценными данными, часто размещаются в изолированном помещении, доступ в которое имеют только специально уполномоченные люди.
Маршрутизатор или роутер или точка доступа – это сетевое устройство, являющееся одним из примеров аппаратных сетевых шлюзов. Сетевые шлюзы работают на всех известных операционных системах. Основная задача сетевого шлюза — конвертировать протокол между сетями. Роутер сам по себе принимает, проводит и отправляет пакеты только среди сетей, использующих одинаковые протоколы. Сетевой шлюз конвертирует протоколы одного типа физической среды в протоколы другой физической среды (сети). Например, при соединении локального компьютера с сетью Интернет вы используете сетевой шлюз. Сетевой шлюз — аппаратный маршрутизатор или программное обеспечение для сопряжения компьютерных сетей, использующих разные протоколы (например, локальной и глобальной).
Сетевые адаптеры - вне зависимости от используемого кабеля для каждой рабочей станции необходимо иметь сетевой адаптер. Каждый компьютер, который функционирует в сети, должен иметь сетевой адаптер (сетевую карту). Функцией сетевого адаптера является передача и прием сигналов, распространяемых по кабелям связи.
Модемы - это устройства для обмена информацией с другими компьютерами через телефонные сети. Факс-модем - устройство, сочетающее возможности модема и средства для обмена факсимильными изображениями с другими факс-модемами и обычными телефаксными аппаратами. Большинство современных модемов являются факс-модемами. Некоторые модемы обладают голосовыми возможностями и могут, например, использоваться в качестве автоответчика.
Точка доступа - это программно-аппаратный шлюз, позволяющий подключаться к интернету через Wi-Fi. Для обеспечения ее работы в основном используется как раз таки роутер. Но в некоторых случаях точка доступа может быть создана, к примеру, с помощью смартфона, планшета либо ПК, который оснащен Wi-Fi-картой.
Беспроводные сети, обнаруживаемые с помощью мобильного устройства или встроенных сетевых средств Windows, — это и есть точки доступа. Подключение к ним может потребовать ввода пароля.
Коммутатор - сетевой коммутатор (жарг. свитч от англ. switch — переключатель) — устройство, предназначенное для соединения нескольких узлов компьютерной сети в пределах одного или нескольких сегментов сети.
Медиаконвертеры - (также преобразователь среды) — это устройство, преобразующее среду распространения сигнала из одного типа в другой.
Доп. модули, трансиверы — приёмопередатчики. Сетевой трансивер — устройство, применяющееся в компьютерных сетях; Трансиверная радиостанция — радиостанция, выполненная по трансиверной схеме.
Коннекторы - электрический соединитель, устройство для соединения электрических цепей между собой; Коннектор — Аудио- и видео-разъём, электрический (или оптический) разъём для передачи аудио- и видеосигналов.   

5.    Программное обеспечение сети Интернет.

Основным ПО для функционирования сетей являются сетевые операционные системы на серверах: Windows Server, FreeBSD, различные версии Linux и другие.
Какого вида ПО используется для сети Интернет?
ПО можно разделить на два вида:
Базовое — обеспечивает поддержку работы сети по протоколу TCP/IP.
Прикладное — обеспечивает работу служб Интернета — WWW, почта и другие.
Основная технология работы сети – клиент-сервер – программа-клиент на компьютере абонента сети формирует запросы, а сервер обрабатывает эти запросы.
Интернет — это всемирная система компьютерных сетей, объединённых на базе общего протокола TCP/IP, также её именуют WWW – World Wide Web – всемирная паутина или всемирная информационная сеть, которая состоит из сети документов, ещё их называют веб-страницами (сайтами), связанных между собой гиперссылками.
HTTP – Hyper Text Transfer Protocol – протокол передачи гипертекста, который занимается обработкой гиперссылок, поиском и передачей документов клиенту.
Гиперссылка (гипертекст) — это слово или участок текста, который выделен каким-либо цветом и щелчок по которому позволит перейти на другую веб-страницу или веб-сайт.
Гиперссылка, связанная с другой страницей образует гиперсвязь. Если гиперсвязь осуществляется между мультимедиа документами, то она образует систему — гипермедиа.
Веб-страницы хранятся на веб-сервере, а если страницы находятся в одном домене, то все вместе они составляют веб-сайт.
Для просмотра веб-документов в сети Интернет необходима клиент-программа — браузер.
Каждый сервис требует своего программного обеспечения (в общем виде структура программного обеспечения Интернет приведена на слайде).

Интернет построен на основе архитектуры "клиент-сервер". В сетях этого типа выделяется мощный хост-компьютер (или даже несколько хост-компьютеров), на который ставится серверное программное обеспечение.
На клиентских ЭВМ устанавливается клиентское программное обеспечение.
Хост-ЭВМ постоянно включены, имеют постоянные IP-адреса. Клиентские ЭВМ включаются по мере необходимости, связываются с серверным программным обеспечением хост-ЭВМ, получают от него временный IP-адрес, действующий только в пределах данного сеанса связи.
Глобальные вычислительные сети имеют узлы (хосты), на которых устанавливается серверная часть программного обеспечения сервисов Интернета. Серверное и клиентское программное обеспечение взаимодействуют между собой.
Из видно, что программное обеспечение Интернета состоит из трех видов программ: серверное ПО, клиентское ПО и ПО систем безопасности. Серверное ПО устанавливается на хост-компьютерах, клиентское - на локальных ЭВМ (т. е. на ЭВМ клиентов). ПО систем безопасности может не соответствовать архитектуре "клиент-сервер".
Серверное ПО – системное, прикладное и прочее.
Клиентское ПО – Основное и вспомогательное ПО.
ПО систем безопасности.
Системы безопасности либо устанавливаются на клиентской ЭВМ или только на хост-ЭВМ, либо для них выделяется отдельная ЭВМ, на которой устанавливаются специализированные программы, обеспечивающие безопасность, - такие программы называются "брандмауэрами", или "firewall" (эти названия заимствованы у пожарных, которые требуют, чтобы при строительстве длинных домов производилось их разделение на части и одна часть от другой отделялась каменной стеной, основное назначение которой - не допустить распространения огня на всю постройку при возгорании одной из ее частей). Программы безопасности являются аналогами такой стены между ЭВМ пользователей и Интернетом. Они могут быть настроены так, чтобы полностью разрывать связь между ЭВМ и Интернетом, могут допускать одностороннюю связь (например, разрешена только отправка почты с локальной ЭВМ) или разрешать двустороннюю связь только для определенных видов работ. Кроме того, может быть запрещено выполнение каких-либо действий.
Входная и выходная информация в таких программах проходит через фильтры, которые, например, могут быть настроены на выявление вирусов, на пропуск файлов, не превышающих заданных размеров, или файлов определенного типа, на запрет связи с определенными IP-адресами и т.д.
Как на клиентских ЭВМ, так и на хостах могут быть размещены программы, расширяющие возможности серверов и клиентов. Для написания таких программ применяются специальные алгоритмические языки: HTML, PHP, система программирования CGI, Java, Java-script, Perl, SSI и др.
При использовании таких программ на сервере должно быть установлено соответствующее программное обеспечение.
Программирование глобальных вычислительных сетей - сложное направление, в котором применяются приведенные выше алгоритмические языки на основе правил работы, определяемых протоколами TCP/IP и соответствующих сервисов Интернета.



Информационные источники
1. Информатика: учебник / А. А. Хлебников. – Изд. 2-е, испр. и доп. – Ростов н/Д: Феникс, 2010. – 507с.
2. Информатика. Базовый курс./ Под редакцией С. В. Симоновича. 2-е издание – СПб.: Питер, 2010.
3. Информатика: учебник / Б. В. Соболь – Изд. 4-е, дополн. и перераб. – ростов н/Д: Феникс, 2009. – 446с. (Высшее образование).
4. http://www.intuit.ru/studies/courses/3481/723/lecture/14250?page=3 - Узел маршрутизации Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ)
5. http://sbmtwiki.wikidot.com/wiki:globalnaa-set-Интернет:istoria-razvitia – история развития Интернета
6. https://moodle.kstu.ru/mod/page/view.php?id=2 - Интернет технологии
7. http://zadocs.ru/informatika/7838/index.html?page=13 - Всемирная компьютерная сеть Интернет. Системотехнические принципы организации сети.