Аркадий Воловник - Знакомьтесь, информационные технологии

Структура Сети

В общем случае Internet осуществляет обмен информацией между любыми двумя компьютерами, подключенными к Сети. В Internet можно выделить два вида компьютеров – серверы и клиенты. Серверы [125] – это мощные, надежные машины, работающие 24 часа в сутки, 7 дней в неделю. Они постоянно соединены с Internet и готовы предоставлять сервис – доставлять документы или пересылать почту, отвечая при этом на десятки и сотни запросов одновременно. Как правило, они работают под управлением того или иного варианта операционной системы UNIX. Серверы также называют хостами или сайтами от английского слова site («место, местонахождение»), особенно применительно к Web-сайтам.

Клиенты – это те персональные компьютеры [126] , за которыми сидят пользователи. Здесь нет таких требований к надежности – в случае сбоя никто, кроме пользователя, от этого не пострадает. Часто такой компьютер не соединен с Internet постоянно, а подключается по мере необходимости (по коммутируемым линиям связи, например по модему через телефонную сеть).

Та же самая терминология относится и к программам – существует клиентское программное обеспечение, которое взаимодействует с пользователем и формирует запрос, и серверное программное обеспечение, которое отвечает на такие запросы. Эти запросы формируются в соответствии с протоколом.

Отличительной особенностью Сети является высокая надежность. Как и любая другая компьютерная сеть, Internet состоит из множества серверов, соединенных между собой линиями связи и установленных на этих серверах программ. При выходе из строя части компьютеров и линий связи Сеть будет продолжать функционировать. Такая надежность обеспечивается тем, что в Internet нет единого центра управления. Если выходят из строя некоторые линии связи или серверы, то сообщения будут переданы по другим линиям связи, т. к. всегда имеется несколько путей передачи информации.

Пользователи Internet подключаются к Сети через компьютеры специальных организаций, которые называются поставщиками услуг Internet. К Сети могут подключаться как отдельный компьютер, так и локальная сеть. В последнем случае можно считать, что к Internet подключены все компьютеры данной локальной сети. Соединение может быть постоянным или временным. Поставщики услуг Internet имеют множество линий для подключения пользователей и высокоскоростные линии для связи с остальной частью Internet. Часто мелкие поставщики подключены к более крупным, которые, в свою очередь, подключены к другим поставщикам. Все организации, соединенные друг с другом самыми скоростными линиями связи, образуют базовую часть Сети (Backbone – «хребет»). Соединения между серверами [127] в базовой части Сети выполнены с использованием различных линий связи, в основном на оптоволоконных кабелях и спутниковых каналах связи. Упрощенно Internet можно представить в виде размытой структуры, образованной серверами и соединяющими их линиями связи (рис. П2). К серверам подключаются компьютерные сети пользователей.

Рис. П2. Структура Internet

Протоколы

В Internet используются два основных понятия: протокол и адрес. В общем случае протокол – это правила взаимодействия. Сетевой протокол предписывает правила работы компьютерам, которые подключены к сети. Стандартные протоколы позволяют разным компьютерам, работающим под управлением различных операционных систем, общаться между собой. Для каждой из служб Internet существует свой протокол.

Описать в одном протоколе все правила взаимодействия практически невозможно. Поэтому сетевые протоколы строятся по многоуровневому принципу. На нижнем уровне описываются правила передачи небольших порций информации с одного компьютера на другой, т. к. отслеживать правильность передачи небольших частей информации значительно проще. Если какая-либо часть информации была искажена помехами при передаче, то на этом уровне запрашивается повтор передачи только искаженной части. Протокол следующего уровня описывает, как большие массивы данных разбить на небольшие части и собрать обратно. При этом небольшие части пересылаются с помощью протокола нижнего уровня. На следующем, более высоком уровне описывается передача файла. При этом используются протоколы нижних уровней. Таким образом, для реализации нового протокола высокого уровня в Internet не требуется знать особенности функционирования сети, а надо уметь пользоваться протоколами более низкого уровня.

На нижнем уровне используются два тесно взаимосвязанных протокола: IP – Internet Protocol (Протокол Internet) и TCP – Transmission Control Protocol (Протокол управления передачей), которые часто объединяют и говорят, что в Internet базовым протоколом является TCP/IP. Протоколы TCP/IP обеспечивают передачу информации между двумя компьютерами. При передаче информации с одного компьютера на другой протокол TCP разбивает информацию на порции и нумерует их, чтобы при получении можно было правильно собрать информацию. Далее с помощью протокола IP все части передаются получателю, где с помощью протокола TCP проверяется, все ли части получены. При этом скорость и пути прохождения разных пакетов могут быть различными: в Internet неизвестны пути прохождения информации, но правильно оформленные IP-пакеты доходят до получателя. После получения всех частей TCP располагает их в нужном порядке и собирает в единое целое. Для протокола TCP не имеет значения, какими путями информация путешествует по Сети. Этим занимается протокол IP. К каждой полученной порции информации IP добавляет служебную информацию, из которой можно узнать адреса отправителя и получателя информации.