Структура Интернета

Вместо краткого определения Интернета постараемся, наоборот, дать максимально подробное описание. Составлять такое описание можно двумя путями. Первый вариант заключается в рассмотрении структурных составляющих Интернета, то есть его аппаратного и программного обеспечения. Второй вариант предполагает описание Интернета в терминах сетевой инфраструктуры, предоставляющей услуги распределенным приложениям. Мы начнем с первого варианта. Обратимся к рис. 1.1.

Интернет представляет собой всемирную компьютерную сеть, то есть сеть, связывающую в единое целое миллионы вычислительных устройств, расположенных в разных уголках земного шара. Вычислительными устройствами могут быть настольные персональные компьютеры, а также так называемые серверы, хранящие и передающие информацию, представленную в виде, например, web-страниц или сообщений электронной почты. В последнее время все чаще к Интернету подключаются такие нетрадиционные оконечные системы, как устройства PDA (Personal Digital Assistant — персональный цифровой помощник), телевизоры, мобильные компьютеры, автомобили и даже тостеры. (Тостер является не единственным необычным устройством, подключенным к Интернету.) Так или иначе, все вышеперечисленные устройства в терминологии Интернета называют хостами, или оконечными системами. По оценкам специалистов, в январе 2002 года в Интернете насчитывалось от 100 до 500 миллионов оконечных устройств, и со временем это число экспоненциально возрастает.

Оконечные системы связаны друг с другом линиями связи. Как мы увидим позже, существует большое количество различных линий связи, использующих разнообразные типы физических носителей: коаксиальные, медные, волоконно-оптические кабели, линии радиосвязи и т. д. Линия связи определяет скорость передачи данных. Максимальную скорость передачи данных называют пропускной способностью линии и измеряют в битах в секунду.

Оконечные системы далеко не всегда напрямую соединены между собой единственной физической линией связи. Напротив, типичной является ситуация, когда связь осуществляется с помощью множества последовательных линий, соединяемых специальными коммутирующими устройствами — маршрутизаторами.

Маршрутизатор принимает порцию данных, передаваемую по одному из его входных каналов связи, а затем перенаправляет ее в один из своих выходных каналов связи. В терминологии компьютерных сетей передаваемые порции данных называют пакетами. Последовательность каналов связи и маршрутизаторов, через которые пакет проходит в процессе передачи, называется маршрутом, или путем, пакета в сети. Путь пакета заранее не известен и определяется непосредственно в процессе передачи. В Интернете каждой паре оконечных систем не предоставляется выделенный маршрут, а используется технология коммутации пакетов, при этом различные пары оконечных систем могут одновременно пользоваться одним и тем же маршрутом или частью маршрута. Первые сети с коммутацией пакетов, созданные в начале 70-х годов, являются «далекими предками» сегодняшнего Интернета.

Доступ оконечных систем к Интернету осуществляется при помощи поставщиков услуг Интернета, или Интернет-провайдеров (Internet Service Provider, ISP). Интернет-провайдеры подразделяются на резидентных (например, AOL или MSN), университетских (Университет Стенфорда) и корпоративных (компания Ford Motor). Интернет-провайдер предоставляет сеть маршрутизаторов и линий связи. Как правило, Интернет-провайдеры предлагают несколько способов подключения оконечных систем к Сети: коммутируемое модемное соединение на скорости 56 Кбит/с, резидентное широкополосное подключение при помощи кабельного модема или цифровой абонентской линии (Digital Subscriber Line, DSL), высокоскоростной доступ через локальную сеть (Local Area Network, LAN), а также беспроводной доступ. Кроме того, Интернет-провайдеры осуществляют прямое подключение к сети web-сайтов. Для того чтобы обеспечить связь между удаленными пользователями, а также предоставить пользователям доступ к информации, хранящейся в Интернете, местные Интернет-провайдеры подключаются к Интернет-провайдерам национального или интернационального звена, таким как UUNet и Sprint. Последние используют высокоскоростные маршрутизаторы, соединенные оптоволоконными кабелями. Каждый из Интернет-провайдеров как нижнего, так и верхнего звеньев является административной единицей, передающей данные по протоколу IP (см. далее) и придерживающейся соглашений об именах и адресах, принятых в Интернете. Более подробно вопросы, связанные с Интернет-провайдерами и их взаимодействием, будут рассмотрены в разделе «Интернет-провайдеры и магистрали Интернета» этой главы.

Оконечные системы, маршрутизаторы и другие «компоненты» Интернета используют протоколы, осуществляющие управление приемом и передачей информации внутри Интернета. Наиболее важными протоколами в глобальной Сети являются TCP (Transmission Control Protocol — протокол управления передачей) и IP (Internet Protocol — Интернет-протокол). Протокол IP определяет формат пакетов, передающихся между оконечными системами и маршрутизаторами. Стек основных протоколов, использующихся в Интернете, известен под названием TCP/IP. В этой главе мы начнем с сути понятия «протокол». Но помните, что это лишь начало — сетевым протоколам посвящена большая часть сайта.

То, что мы обычно называем словом «Интернет», — это так называемый открытый Интернет. Кроме общедоступного Интернета существует также множество закрытых (частных) компьютерных сетей, построенных по тому же принципу, что и глобальная Сеть. Как правило, частные сети предназначены для использования внутри различных фирм и организаций; они не могут обмениваться сообщениями с внешней средой, за исключением сообщений, проходящих через так называемые брандмауэры, контролирующие поток сообщений, входящих и выходящих из сети. Подобные сети объединяют под термином интранет. Это название созвучно имени «Интернет» и отражает тот факт, что в закрытых сетях используют такие же хосты, маршрутизаторы, каналы связи и протоколы, что и в открытом Интернете.
С точки зрения технологий и развития существование Интернета обеспечивается созданием, проверкой и внедрением Интернет-стандартов. Эти стандарты вырабатываются проблемной группой разработок для Интернета (Internet Engineering Task Force, IETF). Документы, создаваемые IETF, носят название RFC (Requests For Comments — предложения для обсуждения). Изначально подобные документы предназначались для разрешения архитектурных проблем, возникавших в сетях-предшественницах Интернета. Со временем ситуация сложилась так, что, формально не обладая статусом стандарта, документы RFC стали стандартами де-факто. В настоящее время эти документы составляются весьма точно и детально, описывая такие протоколы, как TCP, IP, HTTP (для web) и SMTP (для электронной почты). Существует более 3000 различных документов RFC.