СТАВРОПОЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ПЯТИГОРСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
Кафедра вычислительной техники и физико-математических дисциплин
РЕФЕРАТ
по дисциплине: «Компьютерные системы и сети» на тему:
«Интернет: административное устройство и структура глобальной сети»
Выполнил: студентка группы ФК-961 Юлина Ю.Ю.
Проверил: Санкин А.В.
г. Пятигорск
1997 г.
Краткое историческое введение
Около 20 лет назад Министерство Обороны США создало сеть, которая явилась
предтечей Internet, - она называлась ARPAnet. ARPAnetбыла экспериментальной
сетью, - она создавалась для поддержки научных исследований в
военно-промышленной сфере, - в частности, для исследования методовпостроения
сетей, устойчивых к частичным повреждениям, получаемым, например, при
бомбардировке авиацией и способных в таких условиях продолжать
нормальноефункционирование. Это требование дает ключ к пониманию принципов
построения и структуры Internet. В модели ARPAnet всегда была связь
междукомпьютером-источником и компьютером-приемником (станцией назначения). Сеть
a priori предполагалась ненадежной: любая часть сети может исчезнуть в
любоймомент.
На связывающиеся компьютеры - не только на саму сеть - также возложена
ответственность обеспечивать налаживание и поддержание связи.Основной принцип
состоял в том, что любой компьютер мог связаться как равный с равным с любым
другим компьютером.
Передача данных в сети была организована на основе протокола Internet - IP.
Протокол IP - это правила и описание работы сети. Этотсвод включает правила
налаживания и поддержания связи в сети, правила обращения с IP-пакетами и их
обработки, описания сетевых пакетов семейства IP (ихструктура и т.п.). Сеть
задумывалась и проектировалась так, чтобы от пользователей не требовалось
никакой информации о конкретной структуре сети.Для того, чтобы послать сообщение
по сети, компьютер должен поместить данные в некий ``конверт'', называемый,
например, IP, указать на этом ``конверте''конкретный адрес в сети и передать
получившиеся в результате этих процедур пакеты в сеть.
Эти решения могут показаться странными, как и предположение о ``ненадежной''
сети, но уже имеющийся опыт показал, чтобольшинство этих решений вполне разумно
и верно. Пока Международная Организация по Стандартизации (Organization for
International Standartization - ISO)тратила годы, создавая окончательный
стандарт для компьютерных сетей, пользователи ждать не желали. Активисты
Internet начали устанавливать IP-программноеобеспечение на все возможные типы
компьютеров. Вскоре это стало единственным приемлемым способом для связи
разнородных компьютеров. Такая схема понравиласьправительству и университетам,
которые проводят политику покупки компьютеров у различных производителей. Каждый
покупал тот компьютер, который ему нравился ивправе был ожидать, что сможет
работать по сети совместно с другими компьютерами.
Примерно 10 лет спустя после появления ARPAnet появились Локальные
Вычислительные Сети (LAN), например, такие как Ethernet идр. Одновременно
появились компьютеры, которые стали называть рабочими станциями. На большинстве
рабочих станций была установлена Операционная СистемаUNIX. Эта ОС имела
возможность работы в сети с протоколом Internet (IP). В связи с возникновением
принципиально новых задач и методов их решения появиласьновая потребность:
организации желали подключиться к ARPAnet своей локальной сетью. Примерно в то
же время появились другие организации, которые началисоздавать свои собственные
сети, использующие близкие к IP коммуникационные протоколы. Стало ясно, что все
только выиграли бы, если бы эти сети моглиобщаться все вместе, ведь тогда
пользователи из одной сети смогли бы связываться с пользователями другой сети.
Одной из важнейших среди этих новых сетей была NSFNET, разработанная по
инициативе Национального Научного Фонда (National ScienceFoundation - NSF),
аналога нашего Министерства Науки. В конце 80-х NSF создал пять
суперкомпьютерных центров, сделав их доступными для использования в любыхнаучных
учреждениях. Было создано всего лишь пять центров потому, что они очень дороги
даже для богатой Америки. Именно поэтому их и следовало
использоватькооперативно. Возникла проблема связи: требовался способ соединить
эти центры и предоставить доступ к ним различным пользователям. Сначала была
сделана попыткаиспользовать коммуникации ARPAnet, но это решение потерпело крах,
столкнувшись с бюрократией оборонной отрасли и проблемой обеспечения персоналом.
Тогда NSF решил построить свою собственную сеть, основанную на IP технологии
ARPAnet. Центры были соединены специальнымителефонными линиями с пропускной
способностью 56 Kbps (7 KB/s). Однако, было очевидно, что не стоит даже и
пытаться соединить все университеты иисследовательские организации
непосредственно с центрами, т.к. проложить такое количество кабеля - не только
очень дорого, но практически невозможно. Поэтомурешено было создавать сети по
региональному принципу. В каждой части страны заинтересованные учреждения должны
были соединиться со своими ближайшимисоседями. Получившиеся цепочки
подсоединялись к суперкомпьютеру в одной из своих точек, таким образом
суперкомпьютерные центры были соединены вместе. Втакой топологии любой компьютер
мог связаться с любым другим, передавая сообщения через соседей.
Это решение было успешным, но настала пора, когда сеть уже более не справлялась
с возросшими потребностями. Совместное использованиесуперкомпьютеров позволяло
подключенным общинам использовать и множество других вещей, не относящихся к
суперкомпьютерам. Неожиданно университеты, школы идругие организации осознали,
что заимели под рукой море данных и мир пользователей. Поток сообщений в сети
(трафик) нарастал все быстрее и быстреепока, в конце концов, не перегрузил
управляющие сетью компьютеры и связывающие их телефонные линии. В 1987 г.
контракт на управление и развитие сети былпередан компании Merit Network Inc.,
которая занималась образовательной сетью Мичигана совместно с IBM и MCI. Старая
физически сеть была заменена болеебыстрыми (примерно в 20 раз) телефонными
линиями. Были заменены на более быстрые и сетевые управляющие машины.
Процесс совершенствования сети идет непрерывно. Однако, большинство этих
перестроек происходит незаметно для пользователей.Включив компьютер, вы не
увидите объявления о том, что ближайшие полгода Internet не будет доступна из-за
модернизации. Возможно даже более важно то,что перегрузка сети и ее
усовершенствование создали зрелую и практичную технологию. Проблемы были решены,
а идеи развития проверены в деле.
Важно отметить то, что усилия NSF по развитию сети привели к тому, что любой
желающий может получить доступ к сети. ПреждеInternet была доступна только для
исследователей в области информатики, государственным служащим и подрядчикам.
NSF способствовал всеобщей доступностиInternet по линии образования, вкладывая
деньги в подсоединение учебного заведения к сети, только если то, в свою
очередь, имело планы распространятьдоступ далее по округе. Таким образом, каждый
студент четырехлетнего колледжа мог стать пользователем Internet.
И потребности продолжают расти. Большинство таких колледжей на Западе уже
подсоединено к Internet, предпринимаются попыткиподключить к этому процессу
средние и начальные школы. Выпускники колледжей прекрасно осведомлены о
преимуществах Internet и рассказывают о них своимработодателям. Вся эта
деятельность приводит к непрерывному росту сети, к возникновению и решению
проблем этого роста, развитию технологий и системыбезопасности сети.
Административноеустройство Internet
Internet по организации во многом напоминает церковь. Это организация с
полностью добровольным участием. Управляется она чем-тонаподобие совета
старейшин, однако, у Internet нет патриарха, президента или Папы. Составляющие
сети могут иметь своих президентов или аналогичных вождей,но это совсем другое
дело; в Internet нет единственной авторитарной фигуры.
Высшая власть, где бы Internet ни была, остается за ISOC (Internet Society).
ISOC - общество с добровольным членством. Его цель -способствовать глобальному
обмену информацией через Internet. Оно назначает совет старейшин, который
отвечает за техническую политику, поддержку иуправление Internet.
Совет старейшин представляет собой группу приглашенных добровольцев, называемую
IAB (Совет по архитектуре Internet.). IAB регулярнособирается, чтобы
``благословить'' стандарты и распределить ресурсы, такие, например, как адреса.
Internet работает, поскольку имеются стандартные способыобщения между
компьютерами и прикладными программами. Это позволяет компьютерам разного типа
связываться без особых проблем. IAB ответственен за стандарты; онрешает, когда
стандарт необходим и каким ему следует быть. Когда требуется стандарт, совет
рассматривает проблему, принимает стандарт и по сети оповещаето нем мир. IAB
также следит за различными номерами (и другими вещами), которые должны
оставаться уникальными. Например, каждый компьютер в Internet имеет
свойуникальный 32-разрядный двоичный адрес; никакой другой компьютер не имеет
такого же. Как присваивается этот адрес? IAB заботится о такого рода
проблемах.Он не присваивает адресов самолично, но разрабатывает правила, как эти
адреса присваивать.
Пользователи Internet высказывают свои жалобы и предложения на встречах IETF
(Оперативногоинженерного отряда Internet). IETF - это другая добровольная
организация; также собирается регулярно, чтобы обсудить текущие эксплуатационные
и назревающиетехнические проблемы. При обсуждении достаточно важной проблемы
IETF создает рабочую группу для ее дальнейшего исследования. (На практике
``достаточноважная'' обычно означает, что для рабочей группы находится
достаточное количество добровольцев). Посещать встречи IETF и состоять в рабочих
группахмогут все; главное, чтобы люди работали, дело-то добровольное. Рабочие
группы имеют различные функции: это может быть выпуск документации,
выработкастратегии действий при возникновении проблем, стратегические
исследования, разработка новых стандартов и протоколов, доработка уже
существующих (например,изменение значений отдельных полей). Рабочая группа
обычно выпускает доклад. В зависимости от вида рекомендации, это может быть
просто документацией и бытьдоступной для любого желающего, что может быть
принято добровольно как здравая идея, или же это может быть послано в IAB и быть
объявленной стандартом.
Если некая сеть принимает учение Internet, присоединяется к ней и считает себя
ее частью, тогда она и является частьюInternet. Возможно ей многое покажется
неразумным, странным, сомнительным - она может поделиться своими сомнениями с
IETF. Некоторые жалобы-предложения могутоказаться вполне разумными и, возможно,
Internet соответственно изменится. Что-то может показаться просто делом вкуса
или традиции, тогда эти возражениябудут отклонены. Если сеть делает что-либо,
что может навредить Internet, она может быть исключена из сообщества до тех пор,
пока она не исправится.
Сейчас Internet состоит из более чем 12 тысяч объединенных между собой сетей.
Финансы
За Internet никто централизовано не платит; нет такой организации как Internet
Inc., которая собирает плату со всех сетей Internetили пользователей. Вместо
этого каждый платит за свою часть. NSF платит за содержание NSFNET. NASA платит
за Научную Сеть NASA (NASA Science Internet).Представители сетей собираются
вместе и решают, как им соединяться друг с другом и содержать эти взаимосвязи.
Колледж или корпорация платит за ее подключение кнекоторой региональной сети,
которая в свою очередь платит за свой доступ сетевому владельцу государственного
масштаба.
Какструктура Internet сказывается на Пользователе ?
То, что Internet не сеть, а собрание сетей, мало как сказывается на конкретном
пользователе. Для того, чтобы сделать что-нибудьполезное (запустить программу
или добраться до каких-либо единственных в своем роде данных), пользователю не
надо заботиться о том, как эти составляющие сетисодержатся, как они
взаимодействуют и поддерживают межсетевые связи.
Рассмотрим для наглядности телефонную сеть - тоже в некотором роде Internet.
Министерство Связи России, Pacific Bell, AT&, MCI,British Telecom, Telefon's de
Mexico и т.д., - все это отдельные корпорации, которые обслуживают разные
телефонные системы. Они же заботятся о совместнойработе, о создании объединенной
сети; все, что вам нужно сделать, где бы на планете вы ни находились и куда бы
вы ни звонили, - это набрать номер. Еслизабыть о цене и рекламе, вам должно быть
совершенно все равно, с кем вы имеете дело: с МСI, AT& или Министерством Связи.
Снимаете трубочку, нажимаетекнопочки (крутите диск) и говорите.
Вас, как пользователя, заботит только, кто занимается вашими заявками, когда
появляются проблемы. Если что-либо перестает работать,только одна из
соответствующих компаний может исправить это. Они общаются друг с другом по
проблемным вопросам, но каждый из владельцев сетей ответственен запроблемы,
возникающие на его собственном участке системы, за сервис, который эта сеть
предоставляет своим клиентам.
Это же верно и для Internet. Каждая сеть имеет свой собственный сетевой
эксплуатационный центр (NOC). Каждый такой рабочий центрсвязан с другими и
знает, как разрешить различные возможные проблемы. Ваш регион имеет соглашение с
одной из составляющих сетей Internet и ее заботасостоит в том, чтобы люди вашего
региона были довольны работой сети. Так что, если что-то испортится, NOC и есть
та самая организация, с кого за это спросят,кого за это будут бить.
Архитектура сетевых протоколов TCP/IP, на базе которых построена Internet,
предназначена специально для объединенной сети. Сеть можетсостоять из совершенно
разнородных подсетей, соединенных друг с другом шлюзами. В качестве подсетей
могут выступать самые разные локальные сети (Token Ring,Ethernet, пакетные
радиосети и т.п.), различные национальные, региональные и специализированные
сети (например, HEPnet), а также другие глобальные сети,такие, например, как
Bitnet или Sprint. К этим сетям могут подключаться машины совершенно разных
типов. Каждая из подсетей работает в соответствии со своимиспецифическими
требованиями и имеет свою природу связи, сама разрешает свои внутренние
проблемы. Однако, предполагается, что каждая подсеть может принятьпакет
информации и доставить его по указанному адресу в этой конкретной подсети. Все
же не требуется, чтобы подсеть гарантировала доставку пакетов иимела надежный
сквозной протокол (протокол работы сети в качестве посредника при передаче
сообщений между двух внешних сетей). Природа такого послаблениявам станет ясна
позже.
Таким образом, две машины, подключенные к одной подсети, могут напрямую
обмениваться пакетами, а если возникает необходимостьпередать сообщение машине в
другой подсети, то вступают в силу межсетевые соглашения, для чего подсети
используют свой межсетевой язык - протокол IP; онипередают сообщение по
определенной цепочке шлюзов и подсетей, пока оно не достигнет нужной подсети,
где оно и будет доставлено непосредственнополучателю. Другими словами,
пользователя вся эта кухня совершенно не заботит. Как и в примере с телефонной
сетью, которая представляется ему единой большойсетью, а не множеством сетей,
для него все это пестрое сборище разнородных и иногда несовместимых между собой
сетей представляется одной сетью - ``Сетьюсетей'' - Internet.
Потенциальныепользователи
Кому же может быть столь полезна Internet и каким образом? Что так способствует
ее развитию?
Полезность Internet повышалась вместе с развитием вычислительной техники с
запаздыванием примерно в 10 лет. В конце 80-х годовпоявление персональных
компьютеров перенесло информатику из царства знатоков к широкой публике.
Internet в ходе своего развития и повсеместногораспространения занимается именно
таким переносом.
Internet, как и вычислительная техника, совершила переход от забавы экспертов к
инструменту ежедневного пользования. И сампроцесс перехода был совершенно
аналогичен. Сеть постепенно становилась проще в использовании, частично потому
что оборудование стало лучше, а частично потому,что сама стала скорее и
надежнее. И самые смелые из тех, кто сначала не решались связываться с Internet,
начали ее использовать. Эти новые пользователипородили огромную потребность в
новых ресурсах и лучшем инструментарии. Улучшались старые средства, появлялись
новые, предназначенные для доступа кновым ресурсам, что облегчало использование
сети. И вот уже другая группа людей стала понимать пользу Internet. Процесс
повторялся. Этот круговорот продолжаетразвиваться и по сей день.
В общем, все пользователи Internet ищут одного: общения и информации. И они
находят это среди людей и компьютеров. Легкопозабыть о людских ресурсах
Internet, но они очень важны, так же, как и доступные компьютеры. Internet -
миролюбивая и дружелюбная страна. Здесь можновстретить таких же людей, как вы
сами. Вы, несомненно, потенциальный пользователь сети, если, например, вы:
- Биолог , которому потребовалась карта генома дрозофиллы;
- Чань-буддист в стане пан-исламистов, ищущий какое-либо духовное товарищество и
понимание;
- Эстетствующий интеллектуал, поклонник классики и рока, кому осточертела
поп-"музыка'' в эфире;
- Психолог или психотерапевт, желающий обсудить тонкие моменты отношений тайны
исповеди с законом в очень специфическом случае.
И так далее. Всем этим людям Internet предоставляет великолепную возможность
найти единомышленников. Можно - на самом деле, дажеочень легко – найти
электронный дискуссионный клуб почти по любой теме (их сейчас всего около
полутора тысяч), или начать новую дискуссию и встать уистоков нового клуба,
который никто до сих пор не догадался создать.
Internet открывает этим людям также и доступ к компьютерным ресурсам. Лектор
общества ``Знание'' может связаться с компьютеромNASA, который предоставит ему
информацию о прошлом, настоящем и будущем космической науки и программы США.
Священник может найти Библию, Коран, Тору,чтобы процитировать нужные отрывки.
Юрист может вовремя найти копии докладов на заседаниях Верховного Суда США по
делу ``Иран-контрас''. Восьмиклассница можетобсудить музыкальную лирику В.Цоя с
ровесниками или выступить экспертом среди новичков, ведь только она и понимает
лирику по-настоящему.
И это только начало. Несомненно, в конечном счете, все придут к пониманию того,
что наступает Эра Информации; потребность в нейвозрастает и будет возрастать
лавинообразно, количество потребителей тоже. Никуда от этого не деться. Без
надежной и оперативной информации нельзя идти вногу со временем, развивать науку
и технику на уровне лучших мировых образцов. И все мы, все до единого, -
потенциальные пользователи глобальнойинформационной сети.