Сеть сетей: История появления на свет

В начале ничто не предвещало, что Интернет станет гигантской общедоступной компьютерной сетью. Как и многие другие великие идеи, "сеть сетей" возникла из проекта, предназначавшегося совершенно для других целей. В 1961 году Агентство Передовых Исследовательских Проектов (Defence Advanced Research Agency, DARPA) по заданию министерства обороны США приступило к проекту по созданию экспериментальной сети передачи данных, которую назвали ARPANET. Основной задачей являлась создание экспериментальной платформы для разработки компьютерных сетей, которые смогли бы продолжать функционировать в случае различных катастроф. Избыточность вариантов маршрутизации, благодаря которой сообщение доставляется адресату, ведет свое происхождение от следующего тезиса: чтобы сети, поврежденные на некоторых участках, сохраняли рабочее состояние, они должны обладать способностью к "самовосстановлению". Т.е. сеть должна была пересылать информационные пакеты по любому пути, который нужен для обеспечения их доставки.

Вскоре многие исследовательские центры и институты заинтересовались возможностями этой сети. Ответственность за администрирование сети взяло на себя Defence Communication Agency (DCA), в настоящее время называемое Defence Information Systems Agency (DISA). Но основатели ARPANET первоначально разрешали лишь запускать программы на удаленном компьютере, однако вскоре к этим возможностям добавились передача файлов, отправка и получение электронной почты и списков рассылки, что значительно расширило круг общения ученых. ARPANET росла и развивалась, а вместе с ней развивались и другие сети, и вскоре встала необходимость в объединении этих сетей.

Протокол

Для организации межсетевых соединений необходимо было разработать новый протокол. Протокол - это набор соглашений, позволяющий обмениваться данными между различными программами. Кроме явного задания способа передачи информации в сети и обработки ошибок, протоколы позволяют разрабатывать стандарты, независящие от конкретной аппаратной платформы. Главными протоколами Интернета являются TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol). TCP отвечает за доставку сообщений, а IP - за адресацию в сети. Они были разработаны Робертом Каном и Винтоном Серфом в 1974 году. В 1983 году вышел первый стандарт для протоколов TCP/IP, вошедший в военные стандарты (Military Standards, MIL STD), и все, кто работал в сети, обязаны были перейти к этим новым протоколам. Для облегчения этого перехода DARPA обратилась с предложением к руководителям фирмы Berkley Software Design внедрить протоколы TCP/IP в Berkley UNIX (BSD). С этого момента начался союз UNIX и TCP/IP. В этом же году из ARPANET выделилась сеть MILNET, которая стала относиться к Defence Data Network (DDN) министерства обороны США.

Как и во всякой другой сети в Интернет существует 7 уровней взаимодействия между компьютерами: физический, логический, сетевой, транспортный, уровень сеансов связи, представительский и прикладной уровень. Соответственно каждому уровню взаимодействия соответствует набор протоколов

Протоколы физического уровня определяют вид и характеристики линий связи между компьютерами. В Интернет используются практически все известные в настоящее время способы связи от простого проводного (витая пара) до волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) и спутниковых каналов. Для каждого типа линий связи разработан соответствующий протокол логического уровня, занимающийся управлением передачей информации по каналу. К протоколам логического уровня для телефонных линий относятся протоколы SLIP (Serial Line Interface Protocol) и PPP (Point to Point Protocol). Для связи по кабелю локальной сети - пакетные драйверы сетевых плат.

Протоколы сетевого уровня отвечают за передачу данных между устройствами в разных сетях, то есть занимаются маршрутизацией пакетов в сети. К протоколам сетевого уровня принадлежат IP (Internet Protocol) и ARP (Address Resolution Protocol).

Протоколы транспортного уровня управляют передачей данных из одной программы в другую. К протоколам транспортного уровня принадлежат TCP (Transmission Control Protocol) и UDP (User Datagram Protocol).

Протоколы уровня сеансов связи отвечают за установку, поддержание и уничтожение соответствующих каналов. В Internet этим занимаются уже упомянутые TCP и UDP протоколы, а также протокол UUCP (Unix to Unix Copy Protocol).

Протоколы представительского уровня занимаются обслуживанием прикладных программ. К программам представительского уровня принадлежат программы, запускаемые, к примеру, на Unix-сервере, для предоставления различных услуг клиентам. К таким программам относятся: telnet, FTP, Gopher и NFS-сервера, NNTP (Net News Transfer Protocol), SMTP (Simple Mail Transfer Protocol), POP2 и POP3 (Post Office Protocol) и т.д.

К протоколам прикладного уровня относятся сетевые услуги и программы их предоставления.

IP

Межсетевой протокол (Internet Protocol, IP) отвечает за адресацию, т.е. гарантирует, что маршрутизатор знает, что делать с вашими данными и куда они должны поступить. Каждый компьютер, подключенный к сети Интернет имеет свой уникальный IP-адрес (постоянный или временный). Информация об адресе получателя пакета содержится в заголовке каждого сообщения и несет достаточно сведений для доставки его к месту назначения. Поэтому часто используется термин IP-конверт. Адрес в Интернете состоит из четырех триад, каждая из которых может принимать значение от 0 до 255. Из-за некоторых аппаратных ограничений и некоторых других технических причин информация, пересылаемая между компьютерами должна разбиваться на части, называемые пакетами. Пакет может содержать до 1500 символов. Но в реальной ситуации объем информации, которую требуется передать прывышает этот предел. Даже, если разбить информацию на несколько пакетов, то может быть нарушена последовательность их получения (тут избыточность маршрутизации повернулась к нам другой сторой - никто не может гарантировать, что все пакеты придут к получателю одинаковым путем), кроме того могут возникать другие различного рода ошибки. Поэтому следующий уровень взаимодействия даст нам возможность передавать бОльшие объемы информации и устранить проблемы, перечисленные выше.

TCP

Передаваемую вами информацию TCP разбивает на пакеты, нумерует каждый из них (чтобы потом можно было проверить все ли пакеты доставлены и в нужном ли порядке) и вычисляет для каждого пакеты контрольную сумму (CRC). Эта информация помещается в так называемый TCP-конверт, который вкладывается в IP-конверт и посылается в сеть. На компьютере-получателе все конверты собираются, из них извлекается информация, проверяются номера, вычисляются контрольные суммы и сравниваются с посланными отправителем, и в случае если какой-то пакет не был доставлен (пропущен номер) или поврежден (контрольная сумма не совпала), весь пакет запрашивается снова.

Другие протоколы

Сегодня в сети Интернет используется множество других протоколов, интегрирующих различные стандарты. Примером может служит предложенный Международной Организацией по Стандартизации (International Sertification Organisation, ISO) протокол взаимодействия открытых систем OSI. Другой протокол UDP (User Datagram Protocol) не такой сложный как TCP. Он предназначен в основном для передачи небольших объемов информации.

DNS

IP-адреса удобны для программ, но людям их трудно запоминать и произносить. Поэтому было решено компьютерам в сети присвоить имена. Тут сразу возник ряд сложностей: необходимо было обеспечить уникальность имени компьютера и однозначное сопоставление этого имени его IP-адресу. Давным-давно регистрацией имен занимался Центр Сетевой Информации (Network Information Center, NIC). Но с развитием Интернета увеличилось число компьютерор и, соответственно имен, процесс регистрации замедлился и усложнился. В связи с этим возникла потребность в некоторой распределенной службе, которая возлагала бы отвественность на некоторое множество имен на отдельную группу пользователей. Эта службы получила название Доменная Система Имен (Domain Name Servis, DNS). Каждый из уровней этой системы называется доменом, они отделяются друг от друга точками. Любой интернет-адрес состоит, по крайней мере из двух доменов и читается справа налево. Самый первый домен в этом адресе называется доменом 1-го уровня, следующий - 2-го и т.д. Как же происходит сопоствление имени хоста его IP-адресу? Когда вы набираете в браузере www.site.com, то он посылает запрос на DNS-сервер (Domain Name Server) вашего провайдера (или DNS-сервер локальной сети), на котором храниться информация (кешируется) о соответствии символьного имени (www.site.com) уникальному IP-адресу. Если такая информация не обнаружена, то посылается запрос к вышестоящему DNS-серверу и т.д., пока запрос не дойдет до одного из тринадцати корневых (главных) DNS-серверов (Top Level DNS), десять из которых находятся на территории США.

Рис. 1. Запрос к DNS-серверу

Рис. 2. IP-адрес получен, посылаем запрос к хосту

При разработке DNS было создано шесть доменов 1-го уровня (трехбуквенные):

• .com - коммерческие организации;
• .edu - образовательные учреждения;
• .gov - правительствеенные учреждения;
• .mil - военные учреждения;
• .org - прочие (некоммерческие организации);
• .net - сетевые ресурсы.

С выходом Интернета на международную арену появились географические домены 1-го уровня (двухбуквенные):

• .ru - Россия;
• .us - США;
• .uk - Великобритания;
• .de - Германия и т.д.

Сюда же относят и домены .su - Советский союз и .eu - Европа. Всего около трехсот доменом для каждой страны на планете (даже если в ней не знают о существонии компьютеров и Интернета). Тут не обошлось без казусов - многие бедные слаборазвитые государства продали свои домены компаниям (например небольшое островное государство Тувалу продало свой домен .tv канадской компании .TV Corporation). Но как оказалось эти доменов оказалось недостаточно, и тогда IAHC (International Ad Hoc Committee) принял решение о создании новой группы доменов (как трех-, так и четырехбуквенных):

• .firm - деловые ресурсы Интернета;
• .store - учреждения, занимающиеся торговлей;
• .arts - гуманитарное образование;
• .rec - развлечения;
• .nom - индивидуальные ресурсы.

Вскоре появились домены .aero предназначен для сайтов аэрокосмической направленности, .biz - для коммерческих компаний, .coop - для кооперативов, .info - для информационных ресурсов (кстати, именно .info прочат на роль будущего главенствующего домена вроде сегодняшнего .com), .museum - для виртуальных и реальных музеев, .name отдан на откуп частным лицам, а .pro предназначен для частнопрактикующих профессионалов, например, юристов, врачей, независимых аудиторов и пр.

Но людям не хватило и этого. Как грибы после дождя стали появлятся различные альтернативные домены, не обслуживаемые DNS. Чтобы пользователь смог зайти на такой сайт его браузер должен быть снабжен специальными надстройками или определнным образом настроен (подробности - www.youcann.org). Например компания New.net предлагает зарегистрировать адреса в 28 альтернативных доменах - .game, .family, .sport, .tech, .ltd, .law, .love, .video, .xxx, .mp3, .chat и других. Другие компании предлагают регистрацию доменов .brit, .scot, .sex и .god.

Регистрацией доменов первого уровня в Росси занимается дочерняя структура РосНИИРОСа - RU-CENTER, получившая в январе 2003 года аккредитацию в ICANN.

Интернет - это гигантское хранилище мировой мнформации, кладезь опыта многих людей. Но он таит в себе немало опастностей - различные вирус и черви пытаются пробраться на ваш компьютер со своими корыстными целями, нехорошие дядьки (их называют хакерами) тоже неровно дышать к информации на вашем винчестере, поэтому пользуясь сетью сетей невредно подумать и о защите. Установите себе хороший файвол, почаще пользуйтесь услугами антивирусных программ и с подозрением относитесь к письмам от незнакомых людей и странным файлам, скачанным из Интернета.