Как устроена сеть Интернет
Интернет — структура, состоящая из тысяч разнообразных компьютерных сетей (домашних, корпоративных, научных и др.) и являющаяся основой глобальной информационной среды. Чтобы успешно пользоваться всеми ее преимуществами, необходимо понимать основные принципы ее функционирования. Резолюцией ООН, принятой в июне 2011 года, доступ к Интернету признано базовым правом человека. И это не удивительно, поскольку среди нас уже немало таких, которым Интернет нужен почти как воздух. Предшественник Интернета (сеть ARPANet) начал создаваться в США в 50-х годах прошлого века и изначально предназначался для обеспечения надежной связи на случай войны, а первая передача данных между двумя компьютерами этой сети на расстояние в 640 км была произведена только в 1969 году. Несколькими годами позже к ARPANet были подсоединены компьютеры в Норвегии и Великобритании. Таким образом, сеть стала Интернетом (международной сетью). Вдаваться в подробности развития Интернета особого смысла не вижу. Скажу лишь, что сегодня более 25% населения нашей планеты регулярно пользуется преимуществами глобальной сети, а с 2010 года прямой доступ к Интернету получил даже экипаж международной космической станции.
Понять, что такое Интернет, возможно, поможет следующий пример. Работу Всемирной паутины часто сравнивают с телефонной сетью, где компьютеры пользователей являются своего рода телефонными аппаратами с индивидуальными номерами, а сайты Интернета — телефонными автоответчиками. Все, кто дозвонился на такой автоответчик (сайт), могут прослушать одну и ту же записанную на нем информацию.
Чтобы зайти с компьютера на конкретный сайт и просмотреть его содержание, нужна специальная программа, называемая браузером (Internet Explorer, Firefox, Opera и др.). Страницы каждого сайта размещены на сервере. 
История интернета: опорная сеть / Habr
- История реле
- История электронных компьютеров
- История транзистора
- История интернета
Введение
В начале 1970-х в компанию AT&T, огромную телекоммуникационную монополию США, пришёл Ларри Робертс с интересным предложением. В то время он был директором вычислительного подразделения управления перспективных исследовательских проектов (Advanced Research Projects Agency, ARPA), относительно молодой организации, действующей в рамках Министерства обороны, и занимавшейся долгосрочными исследованиями, оторванными от действительности. За прошедшие до этого момента пять лет Робертс курировал создание ARPANET, первой из достаточно важных компьютерных сетей, соединявшей компьютеры, расположенные в 25 различных местах по всей стране. Сеть оказалась успешной, но её долгосрочное существование и вся связанная с этим бюрократия не попадала под полномочия ARPA. Робертс искал способ сбросить эту задачу на кого-то другого. И вот он связался с директорами AT&T, чтобы предложить им «ключи» от этой системы. Тщательно обдумав предложение, AT&T в итоге отказалась от него. Старшие инженеры и менеджеры компании считали, что фундаментальная технология ARPANET была непрактичной и нестабильной, и ей не было места в системе, спроектированной для предоставления надёжного и универсального сервиса.
ARPANET, естественно, стала зерном, вокруг которого кристаллизировался интернет; прототипом огромной информационной системы, охватывающей весь мир, чьи калейдоскопические возможности нереально подсчитать. Как могла AT&T не увидеть такой потенциал, настолько застрять в прошлом? Боб Тэйлор, нанявший Робертса на должность куратора проекта ARPANET в 1966, позднее высказался прямо: «Работать с AT&T было бы всё равно, что работать с кроманьонцами». Однако перед тем, как встречать в штыки подобное неразумное невежество неизвестных корпоративных бюрократов, сделаем шаг назад. Темой нашего рассказа будет история интернета, поэтому сначала неплохо бы получить более общее представление о том, о чём идёт речь.
Из всех технологических систем, созданных в поздней половине XX века, интернет наверняка имел наибольшее значение для общества, культуры и экономики современного мира. Ближайшим его конкурентом в этом вопросе, возможно, будет перемещение на реактивных самолётах. Используя интернет, люди могут мгновенно делиться фотографиями, видеороликами и мыслями, желательными и нежелательными, с друзьями и родственниками по всему миру. Молодые люди, живущие в тысячах километров друг от друга, теперь постоянно влюбляются и даже женятся в рамках виртуального мира. Бесконечный торговый центр доступен в любой момент дня и ночи прямо из миллионов комфортных домов.
По большей части всё это знакомо и именно так и обстоит. Но, как может подтвердить и сам автор, интернет также оказался, возможно, величайшим отвлечением, тратой времени и источником порчи разума в истории человека, превзойдя в этом телевидение – а это было нелегко сделать. Он позволил всяческим неадекватам, фанатикам и любителям теорий заговора распространять свою чушь по всему земному шару со скоростью света – часть этих сведений можно считать безобидными, а часть – нельзя. Он позволил множеству организаций, как частных, так и акционерных, медленно набирать, а в некоторых случаях быстро и позорно терять, огромные горы данных. В целом, он стал усилителем человеческой мудрости и дурости, причём количество последней устрашает.
Но что собой представляет обсуждаемый нами предмет, его физическая структура, вся эта машинерия, позволившая пройти этим социальным и культурным изменениям? Что такое интернет? Если бы мы каким-то образом сумели отфильтровать эту субстанцию, поместив её в стеклянный сосуд, мы бы увидели, как она расслаивается на три слоя. На дне отложится глобальная сеть связи. Этот слой старше интернета примерно на сто лет, и сначала он состоял из медных или железных проводов, но с тех пор был заменён коаксиальными кабелями, микроволновыми ретрансляторами, оптическим волокном и сотовой радиосвязью.
Следующий слой состоит из компьютеров, общающихся друг с другом посредством этой системы с использованием общих языков, или протоколов. Среди наиболее фундаментальных из них — межсетевой протокол (Internet Protocol, IP), протокол управления передачей (Transmission Control Protocol, TCP) и протокол граничного шлюза (Border Gateway Protocol, BGP). Это ядро самого интернета, а его конкретное выражение происходит в виде сети из особых компьютеров, называемых роутерами, ответственных за поиск пути для сообщения, по которому оно может пройти от исходного компьютера к целевому.
Наконец, в верхнем слое окажутся различные приложения, которые используют люди и машины для работы и игры по интернету, многие из которых пользуются специализированными языками: веб-браузер, приложения для общения, видеоигры, торговые приложения, и т.п. Для использования интернета приложению нужно лишь заключить сообщение в формат, понятный для роутеров. Сообщение может быть ходом в шахматах, крохотной частью фильма или запросом на перевод денег с одного банковского счёта на другой – роутерам всё равно, и относиться к нему они будут одинаково.
Наш рассказ объединит три эти нити вместе, чтобы поведать историю интернета. Сначала, глобальной сети связи. В конце, всё великолепие различных программ, позволяющих пользователям компьютеров развлекаться или делать что-то полезное по сети. Вместе их связывают технологии и протоколы, позволяющие разным компьютерам общаться друг с другом. Создатели этих технологий и протоколов основывались на достижениях прошлого (сеть) и пользовались смутным представлением о будущем, в направлении которого они шли на ощупь (будущие программы).
Кроме этих создателей, одним из постоянных действующих лиц нашего рассказа будет государство. Особенно это будет касаться уровня телекоммуникационных сетей, которые либо управлялись правительством, либо подлежали строгому надзору с его стороны. Что приводит нас обратно к AT&T. Как бы ни было им неприятно это осознавать, судьба Тэйлора, Робертса и их коллег по ARPA была безнадёжно связана с телекоммуникационными операторами, основным пластом будущего интернета. Работа их сетей полностью зависела от подобных услуг. Как же объяснить их враждебность, их веру в то, что ARPANET представляет новый мир, который по сути своей противостоит ретроградным должностным лицам, руководящим телекоммуникациями?
На самом же деле две эти группы разделяли не временные, а философские различия. Директора и инженеры AT&T считали себя смотрителями огромной и сложной машины, обеспечивавшей надёжные и универсальные услуги по связи одного человека с другим. За всё оборудование отвечала компания Bell System. Архитекторы же ARPANET считали систему проводником произвольных частичек данных, и считали, что её операторам не стоит вмешиваться в то, как эти данные создаются и используются с обоих концов провода.
Поэтому мы должны начать с рассказа о том, как благодаря власти правительства США разрешился этот тупиковый спор о природе американских телекоммуникаций.
Одна система, универсальный сервис?
Интернет родился в специфичной среде американских телекоммуникаций – в США к провайдерам телефона и телеграфа относились совсем не так, как в остальном мире – и есть все основания полагать, что эта среда сыграла образующую роль в разработке и формировании духа будущего интернета. Поэтому давайте тщательно изучим, как всё это случилось. Для этого мы вернёмся назад, к моменту рождения американского телеграфа.
Американская аномалия
В 1843 году Сэмюэл Морзе и его союзники убедили Конгресс потратить $30 000 на создание телеграфной линии между Вашингтоном О.К. и Балтимором. Они считали, что это будет первое звено в создаваемой на деньги правительства сети телеграфных линий, которые раскинутся по всему континенту. В письме в Палату представителей Морзе предложил правительству выкупить все права на его телеграфные патенты, а затем заказывать у частных компаний строительство отдельных частей сети, оставив себе отдельные линии для официальной связи. В таком случае, писал Морзе, «немного времени пройдёт до того, как вся поверхность этой страны будет изборождена этими нервами, которые со скоростью мысли будут распространять знание обо всём том, что творится на земле, превращая всю страну в одно большое поселение».
Ему казалось, что подобная, жизненно важная система связи естественным образом служит общественным интересам, в связи с чем попадает в круг забот правительства. Обеспечение связи между несколькими штатами путём услуг почты было одним из нескольких задач федерального правительства, особо отмеченных в конституции США. Однако его мотивы не полностью определялись служением обществу. Правительственный контроль давал Морзе и его сторонникам возможность успешно завершить своё предприятие – получить одну, но значительную выплату из государственных денег. В 1845 году Кейв Джонсон, генеральный почтмейстер США при 11-м президенте США, Джеймсе Полке, сообщил о своей поддержке общественной телеграфной системы, предложенной Морзе: «Использование такого мощного инструмента, для блага или во вред, ради безопасности людей нельзя оставлять в руках частных лиц», — писал он. Однако на этом всё и закончилось. Другие члены демократической администрации Полка не желали иметь ничего общего с общественным телеграфом, как и демократический Конгресс. Партии не понравились схемы вигов, заставлявшие правительство тратить деньги на «внутренние улучшения» – они посчитали эти схемы поощрением фаворитизма, продажности и коррупции.
В связи с нежеланием правительства действовать, один из членов команды Морзе, Эймос Кендал, начал разрабатывать схему телеграфной сети при поддержке частных спонсоров. Однако патента Морзе не хватало для обеспечения монополии на телеграфную связь. За десять лет появились десятки конкурентов, либо покупавших лицензию на альтернативные технологии телеграфа (в основом на печатающий телеграф Рояла Хауза) или просто занимавшихся полулегальными делами на шатких юридических основаниях. Судебные иски подавались пачками, бумажные состояния вырастали и исчезали, разоряющиеся компании рушились или продавались конкурентам после искусственного раздутия стоимости акций. Из всей этой суматохи к концу 1860-х возник один основной игрок: Western Union.
Начала распространяться испуганная молва о «монополии». Телеграф уже стал необходимым для нескольких аспектов американской жизни: финансов, железных дорог и газет. Ни разу ещё ни одна частная организация не разрасталась до подобных размеров. Предложение о правительственном контроле телеграфа получило новую жизнь. За десятилетие после гражданской войны почтовые комитеты Конгресса придумывали различные планы притягивания телеграфа на орбиту почтовой службы. Появились три базовых варианта: 1) почтовая служба спонсирует ещё одного соперника Western Union, давая ему особый доступ к почтовым отделениям и трассам, взамен назначая ограничения на тарифы. 2) Почтовая служба запускает собственный телеграф для конкуренции с WU и другими частниками. 3) Правительство национализирует весь телеграф, передав его под управление почтовой службы.
Планы создания почтового телеграфа приобрели в Конгрессе несколько верных сторонников, включая Александра Рамзи, председателя почтового комитета в Сенате. Однако большая часть энергии кампании была обеспечена внешними лоббистами, в частности, Гардинером Хаббардом, имевшим опыт в общественных службах в качестве организатора городских систем водоснабжения и газового освещения в Кембридже (позже он стал важнейшим ранним спонсором Александра Белла и основателем Национального географического общества). Хаббард и его сторонники утверждали, что общественная система обеспечит такое же полезное распространение информации, какое давала бумажная почта, удерживая тарифы на низком уровне. Они говорили, что этот подход наверняка послужит обществу лучше, чем система WU, которая была нацелена на бизнес-элиту. WU, естественно, возражала, что стоимость телеграмм определяется её себестоимостью, и что общественная система, искусственно занижающая тарифы, столкнётся с проблемами и не пойдёт никому на пользу.
В любом случае, почтовый телеграф так и не получил поддержки достаточной для того, чтобы послужить темой баталий в Конгрессе. Все предлагаемые законы тихо задохнулись. Объём монополии не достиг таких показателей, которые бы преодолели страх правительственного злоупотребления. Демократы снова получили контроль над Конгрессом в 1874 году, дух национальной реконструкции в период сразу после гражданской войны был приглушен, и изначально слабые потуги к созданию почтового телеграфа выдохлись. Идея помещения телеграфа (а позже и телефона) под контроль правительства периодически возникала в последующие годы, но кроме кратких периодов (номинального) контроля правительством над телефоном в военное время в 1918 году, из неё так ничего и не выросло.
Такое пренебрежение правительства к телеграфу и телефону было аномалией в глобальном масштабе. Во Франции телеграф национализировали ещё до его электрификации. В 1837 году, когда частная компания попыталась устроить оптический телеграф (при помощи сигнальных вышек) рядом с существующей системой, контролируемой правительством, французский парламент принял закон, запрещающий разработку телеграфа, не авторизованного правительством. В Британии частному телеграфу разрешали развиваться несколько десятилетий. Однако общественное недовольство полученной дуополией привело к получению правительственного контроля над ситуацией в 1868. По всей Европе правительства помещали телеграфию и телефонию под контроль государственной почты, так, как это предлагали Хаббард и его сторонники. [в России государственное предприятие «Центральный телеграф» было основано 1 октября 1852 г / прим. перев.].
За пределами Европы и Северной Америки большая часть мира контролировалась колониальными властями, поэтому не имела голоса в области развития и регулирования телеграфии. Там, где существовали независимые правительства, они обычно создавали государственные телеграфные системы по Европейской модели. Этим системам обычно не хватало средств на расширение с такой скоростью, которая наблюдалась в США и европейских странах. К примеру, у бразильской государственной телеграфной компании, работавшей под крылом министерства сельского хозяйства, коммерции и труда, к 1869 году было лишь 2100 км линий телеграфа, тогда как в США на сходной площади, где жило в 4 раза больше людей, к 1866 году было протянуто уже 130 000 км.
Новая сделка
Почему США пошли по такому уникальному пути? Можно притянуть к этому местную систему распределения государственных должностей среди сторонников партии, победившей на выборах, существовавшую до последних лет XIX века. Правительственный бюрократизм, вплоть до начальников почтовых отделений, состоял из политических назначений, при помощи которых можно было награждать лояльных союзников. Обе партии не хотели создавать новые крупные источники покровительства для своих оппонентов – а это обязательно случилось бы, когда телеграф попал бы под контроль федерального правительства. Однако простейшим объяснением будет традиционное американское недоверие мощному центральному правительству – по этой же причине структуры американского здравоохранения, образования и других общественных институтов настолько же отличаются от структур в других странах.
Учитывая увеличивающуюся важность электрической связи для государственной жизни и безопасности, США не смогли полностью отделиться от развития коммуникаций. В первые десятилетия XX века появилась гибридная система, в которой частные системы связи проверяли две силы: с одной стороны, бюрократия постоянно отслеживала тарифы коммуникационных компаний, гарантируя, что они не займут монопольную позицию и не будут извлекать чрезмерную прибыль; с другой – угроза быть разделённым по антимонопольным законам в случае ненадлежащего поведения. Как мы увидим, две этих силы могли вступать в противоречие: теория регулирования тарифов считала монополию естественным явлением при определённых обстоятельствах, а дублирование услуг было бы ненужной тратой ресурсов. Регуляторы обычно пытались минимизировать отрицательные стороны монополии, контролируя цены. При этом антимонопольное законодательство стремилось уничтожить монополию на корню, насильно организовывая конкурентный рынок.
Концепция регулирования тарифов родилась на железных дорогах, и на федеральном уровне осуществлялась посредством межгосударственной торговой комиссии (ICC), созданной Конгрессом в 1887. Главной побуждающей силой закона стали предприятия малого бизнеса и независимые фермеры. У них часто не было выбора, кроме как пользоваться услугами железных дорог, которые они использовали для доставки продукции на рынок, и они заявляли, что железнодорожные компании пользовались этим, выжимая из них последние деньги, предоставляя при этом шикарные условия крупным корпорациям. Комиссии из пяти членов было дано право следить за услугами и тарифами железных дорог и препятствовать злоупотреблению монопольным положением, в частности, запрещая железным дорогам предоставлять особые тарифы избранным компаниям (предшественник концепции, которую мы сегодня называем «сетевой нейтральностью»). Закон Манна-Элкинса 1910 года расширил права ICC на телеграф и телефон. Однако ICC, концентрируясь на перевозках, никогда особо не интересовалась этими новыми областями ответственности, практически игнорируя их.
Одновременно с этим федеральное правительство разработало совершенно новый инструмент для борьбы с монополиями. Акт Шермана 1890 года наделял генеральных прокуроров возможностью оспаривать в суде любую коммерческую «комбинацию», подозреваемую в «сдерживании торговли» – то есть, подавляющую конкуренцию за счёт возможностей монополии. Этот закон в последовавшие два десятка лет применялся для ликвидации нескольких крупнейших корпораций, включая решение Верховного суда от 1911 года по разделению компании Standard Oil на 34 части.
Спрут Standard Oil из карикатуры 1904 года, до разделения
К тому времени телефония, и её главный провайдер AT&T, сумели затмить телеграфию и WU по важности и возможностям настолько, что в 1909 году AT&T смогла купить контрольный пакет в WU. Теодор Вэйл стал президентом объединенных компаний и начал процесс сшивания их в единое целое. Вэйл твёрдо верил, что благожелательная телекоммуникационная монополия лучше послужит интересам общества, и продвигал новый слоган компании: «Одна политика, одна система, универсальный сервис». В итоге Вэйл созрел для того, чтобы на него обратили внимание уничтожители монополий.
Теодор Вэйл, ок. 1918
Вступление в должность в 1913 году администрации Вудро Вильсона предоставило членам его Прогрессивной партии удачный момент для того, чтобы погрозить своей антимонопольной дубиной. Директор почтовой службы Сидни Бёрлсон склонялся к полной почтовизации телефона по европейской модели, но эта идея, как обычно, не получила поддержки. Вместо этого генеральный прокурор Джордж Викершем выразил мнение, что непрерывное поглощение компанией AT&T независимых телефонных компаний нарушает акт Шермана. Вместо того, чтобы пойти в Суд, Вэйл и его заместитель Нэйтан Кингсбери, заключили с компанией соглашение, вошедшее в историю, как «соглашение Кингсбери», по которому AT&T обязывалась:
- Прекратить покупать независимые компании.
- Продать свою долю в WU.
- Позволить независимым телефонным компаниям подключаться к сети дальней связи.
Но после этого опасного для монополий момента наступили десятилетия затишья. Взошла спокойная звезда регулирования тарифов, предполагавшая наличие естественных монополий в коммуникациях. К началу 1920-х были сделаны послабления, и AT&T возобновила процесс поглощения небольших независимых телефонных компаний. Этот подход был закреплён в акте от 1934 года, основавшем федеральную комиссию по связи США (Federal Communications Commission, FCC), вместо ICC ставшую регулятором тарифов проводных коммуникаций. К тому времени Bell System по любым параметрам контролировала не менее 90% телефонного бизнеса Америки: 135 из 140 млн км проводов, 2,1 из 2,3 млрд ежемесячных звонков, 990 млн из миллиарда долларов ежегодной прибыли. Однако основной целью FCC было не возобновление конкуренции, а «сделать доступной, насколько это возможно, для всех жителей США, быструю, эффективную, государственную и всемирную связь по проводам и радиоволнам с адекватным удобством и по разумной цене». Если такой сервис могла обеспечить одна организация, так тому и быть.
В середине XX века местные и государственные регуляторы телекоммуникаций США разработали многоступенчатую систему перекрёстного субсидирования для ускорения развития универсального сервиса связи. Регуляторные комиссии назначали тарифы на основе предполагаемой ценности сети для каждого клиента, а не на основе стоимости обеспечения услуги для этого клиента. Поэтому бизнес-пользователи, полагавшиеся на телефонию для ведения дел, платили больше, чем физические лица (для которых этот сервис предоставлял социальные удобства). Клиенты на крупных городских рынках, имевшие лёгкий доступ ко множеству других пользователей, платили больше, чем жители мелких городов, несмотря на большую эффективность крупных телефонных станций. Пользователи междугородней связи платили слишком много, несмотря на то, что технология неустанно снижала стоимость междугородних звонков, и прибыли местных коммутаторов росли. Эта сложная система перераспределения капитала работала вполне неплохо, пока существовал один монолитный провайдер, в рамках которого всё это могло работать.
Новая технология
Мы привыкли считать монополию в качестве замедляющей силы, порождающей праздность и вялость. Мы ожидаем, что монополия будет ревностно охранять своё положение и статус-кво, а не служить двигателем технологической, экономической и культурной трансформации. Однако сложно применить этот взгляд на AT&T на пике её расцвета, поскольку она выдавала инновацию за инновацией, предвосхищая и ускоряя появление каждого нового прорыва в коммуникациях.
К примеру, в 1922 AT&T установила коммерческую широковещательную радиостанцию на своём здании на Манхэттене, всего через полтора года после того, как открылась первая подобная крупная станция, KDKA от Westinghouse. В следующем году она использовала свою междугороднюю сеть для ретрансляции обращения президента Уоррена Хардинга на множество местных радиостанций по всей стране. Ещё через несколько лет AT&T закрепилась ещё и в киноиндустрии, после того, как инженеры из лабораторий Белла разработали машину, совмещавшую видеоролик и записанный звук. Студия Warner Brothers использовала этот «Вайтафон» для выпуска первой голливудской картины с синхронизацией музыки «Дон Жуан», за которым последовал первый в истории полнометражный фильм с использованием озвучивания синхронных реплик «Певец джаза».
Вайтафон
Уолтер Гиффорд, ставший президентом AT&T в 1925, решил избавить компанию от таких побочных предприятий, как радиовещание и кино, в частности, чтобы избежать расследования со стороны антимонопольщиков. Хотя с момента заключения соглашения Кингсбери министерство юстиции США не угрожало компании, не стоило привлекать излишнего внимания действиями, которые можно было бы расценить, как попытку злоупотребить монопольным положением в телефонии для нечестного продвижения на другие рынки. Так что, вместо организации собственного радиовещания, AT&T стала основным провайдером для передачи сигналов американской радиокорпорации RCA и других радиосетей, передавая программы из их нью-йоркских студий и других крупных городов в филиалы радиостанций по всей стране.
Тем временем в 1927 году через Атлантику перекинулся сервис радиотелефонии, введённый в строй банальным вопросом, заданным Гиффордом его собеседнику из британской почтовой службы: «Как там погода в Лондоне?». Это, конечно, не «Вот что творит Бог!» [первая фраза, официально переданная азбукой Морзе по телеграфу / прим. перев.], но всё равно она отметила важную веху, появление возможности межконтинентальных разговоров за несколько десятилетий до прокладки подводного телефонного кабеля, пусть и с огромной стоимостью и низким качеством.
Однако наиболее важные события для нашей истории касались передачи большого количества данных на дальнее расстояние. AT&T всегда хотела увеличить трафик своих междугородных сетей, служивших основным конкурентным преимуществом перед несколькими ещё живыми независимыми компаниями, а также дававших большую прибыль. Проще всего было привлечь клиентов через разработку новой технологи, уменьшавшей стоимость передачи – обычно это подразумевало возможность впихнуть больше разговоров в те же провода или кабели. Но, как мы уже видели, запросы на междугороднюю связь выходили за рамки традиционных телеграфных и телефонных сообщений от одного человека к другому. Радиосетям требовались свои каналы, а на горизонте уже маячило телевидение, с куда как более крупными запросами на пропускную способность.
Наиболее многообещающим способом удовлетворить новые запросы была прокладка коаксиального кабеля, составленного из концентрических металлических цилиндров [коаксиальный, co-axial – с общей осью / прим. перев. ]. Свойства такого проводника изучались ещё в XIX веке гигантами классической физики: Максвеллом, Хевисайдом, Рэлеем, Кельвином и Томсоном. У него были огромные теоретические преимущества как у линии передач, поскольку он мог передавать широкополосный сигнал, а его собственная структура полностью экранировала его от перекрёстного взаимодействия и интерференции внешних сигналов. С началом разработки телевидения в 1920-х ни одна из существовавших технологий не могла обеспечить мегагерцовой (и более) полосы пропускания, требовавшейся для широковещательных передач высокого качества. Поэтому инженеры из лабораторий Белла задались целью превратить теоретические преимущества кабеля в рабочую междугороднюю и широкополосную линию передач, включая создание всего необходимого вспомогательного оборудования для генерации, усиления, приёма и другой обработки сигналов. В 1936 году AT&T провела с разрешения FCC полевые испытания кабеля длиной более 160 км, протянутого от Манхэттена до Филадельфии. После первой проверки системы с 27-ю голосовыми контурами, инженеры успешно научились передавать видео к концу 1937.
В то время начал появляться ещё один запрос на коммуникации на дальние расстояния с высокой пропускной способностью, радиорелейная связь. Радиотелефония, использовавшаяся в трансатлантической связи 1927 года, использовала пару широковещательных радиосигналов и создавала двусторонний голосовой канал на коротких волнах. Связывать два радиопередатчика и приёмника, используя всю полосу частот для одного телефонного разговора, с точки зрения наземной связи было экономически невыгодно. Если бы удалось впихнуть множество разговоров в один радиолуч, то это был бы уже другой разговор. Хотя каждая отдельная радиостанция будет достаточно дорогой, сотни таких станций должно было хватить для передачи сигналов по всем США.
За право использования в такой системе боролись две полосы частот: ультравысокие частоты (дециметровые волны) UHF и микроволны (волны сантиметровой длины). Более высокая частота микроволн обещала большую пропускную способность, но и представляла собой большую технологическую сложность. В 1930-х ответственное мнение AT&T склонилось к более безопасному варианту с UHF.
Однако микроволновая технология совершила большой скачок вперёд во время Второй мировой войны из-за активного использования в радарах. Лаборатории Белла продемонстрировали жизнеспособность микроволнового радио на примере AN/TRC-69, мобильной системы, способной передавать восемь телефонных линий до другой антенны, находящейся в прямой видимости. Это позволяло военным штабам быстро восстанавливать голосовую связь после передислокации, не ожидая прокладки кабеля (и не рискуя остаться без связи после перерезания кабеля, как случайного, так и в рамках действий противника).
Развёрнутая микроволновая радиорелейная станция AN/TRC-6
После войны Гарольд Т. Фриис, офицер датского происхождения из лабораторий Белла, возглавил разработку микроволновой радиорелейной связи. Пробная линия длиной в 350 км от Нью-Йорка до Бостона была открыта в конце 1945 года. Волны перепрыгивали участки по 50 км длиной между наземными башнями – используя принцип, по сути сходный с оптическим телеграфом, или даже с цепочкой сигнальных огней. Вверх по реке до Гудзонского нагорья, по холмам Коннектикута, до горы Ашнебамскит на западе Массачусетса, а потом вниз к Бостонской бухте.
AT&T была не единственной компанией, как заинтересованной в микроволновой связи, так и получившей военный опыт по управлению микроволновыми сигналами. Philco, General Electric, Raytheon и телевизионные вещательные компании строили или планировали собственные экспериментальные системы в послевоенные годы. Philco опередила AT&T, построив линию связи между Вашингтоном и Филадельфией весной 1945 года.
Микроволновая радиорелейная станция AT&T в Крестоне (Вайоминг), часть первой трансконтинентальной линии, 1951.
Более 30 лет AT&T избегала проблем с антимонопольными комитетами и другими правительственными регуляторами. По большей части её защищало представление о естественной монополии – о том, что было бы ужасно неэффективно создавать множество конкурирующих и не связанных между собой систем, прокладывавших свои провода по всей стране. Микроволновая связь стала первой серьёзной вмятиной в этой броне, позволившей многим компаниям обеспечить междугороднюю связь без лишних издержек.
Микроволновые передачи серьёзно снизили барьер входа для потенциальных конкурентов. Поскольку для технологии требовалась только цепочка станций, расставленных в 50 км друг от друга, для создания полезной системы не нужно было выкупать тысячи километров земли и обслуживать тысячи километров кабеля. Более того, пропускная способность микроволн значительно превышала таковую у традиционных парных кабелей, ведь каждая релейная станция могла передавать тысячи телефонных разговоров или несколько телепередач. Конкурентное преимущество существующей проводной междугородней системы AT&T сходило на нет.
Однако FCC много лет защищала AT&T от последствий такой конкуренции, приняв два решения в 1940-х и 1950-х. Сначала комиссия отказалась выдавать лицензии, кроме временных и экспериментальных, новым провайдерам связи, не предоставлявшим свои услуги всему населению (а, допустим, осуществлявшим связь в рамках одного предприятия). Поэтому выход на этот рынок грозил потерей лицензии. Члены комиссии беспокоились о появлении такой же проблемы, какая грозила широковещанию двадцать лет назад, и привела к созданию самой FCC: какофонии интерференций множества различных передатчиков, загрязняющих ограниченную полосу радио.
Второе решение касалось межсетевой связи. Вспомним, что соглашение Кингсбери требовало от AT&T позволять местным телефонным компаниям подсоединяться к её междугородней сети. Применимы ли были эти требования к микроволновой радиорелейной связи? FCC постановила, что они применимы только в тех местах, где не существовало адекватного покрытия общественной системы связи. Поэтому любой конкурент, создающий региональную или местную сеть, рисковал внезапным отключением от остальной части страны, когда AT&T решит зайти на его местность. Единственной альтернативой для сохранения связи было создать новую собственную национальную сеть, что было страшновато делать по экспериментальной лицензии.
К концу 1950-х на рынке междугородних телекоммуникаций, таким образом, был лишь один крупный игрок – AT&T. Его микроволновая сеть передавала по 6000 телефонных линий по каждому маршруту, и дотягивалась до каждого континентального штата.
Микроволновая радиорелейная сеть AT&T в 1960-м
Однако первое знаковое препятствие полному и всестороннему контролю AT&T над сетью телекоммуникаций пришло совсем с другой стороны.
Что ещё почитать
- Gerald W. Brock, The Telecommunications Industry (1981) The telecommunications industry: the dynamics of market structure / Gerald W. Brock
- John Brooks, Telephone: The First Hundred Years (1976)
- M. D. Fagen, ed., History of Engineering and Science in the Bell System: Transmission Technology (1985)
- Joshua D. Wolff, Western Union and the Creation of the American Corporate Order (2013)
Как работает интернет: краткий обзор
Миллиарды людей ежедневно используют Всемирную сеть. Но не все знают, как работает интернет. Достаточно открыть браузер, ввести нужный адрес, и на экране появляется информация в виде текста, изображения или видео. Люди, работающие в интернете, не задумываются над вопросом, как это устроено. Хотите узнать? Читайте далее.
Расскажем кратко о том, как построена работа Всемирной паутины:
Сеть, соединяющая сети
Большинство специалистов, отвечая на вопрос, что такое интернет, назовут термин «сеть сетей». Иными словами, Всемирная паутина — это соединение сетей различного уровня. Два компьютера можно связать между собой при помощи проводов либо беспроводным способом. Такое соединение уже называют Сетью.
В мире много компьютеров соединены в пределах учреждений, учебных заведений, целых стран и континентов. Благодаря этому у каждого владельца компьютера есть возможность получить информацию с любого конца света.
Каждый компьютер в Сети имеет свой уникальный номер, который называется IP-адрес. Как электрическая розетка обеспечивает связь между электростанцией и электроприбором и не задается вопросом, где электроэнергия произведена, так и IP соединяет две машины в Сети. IP — это значит Internet Protocol.
Наиболее распространенным на сегодня является 4-я версия протокола — IPv4. Поэтому адреса большинства компьютеров записываются в виде комбинаций цифр, разделенных точками: 192.168.2.10. Они позволяют двум машинам распознавать друг друга в Сети.
Компьютер пользователя — домашний или рабочий — это периферия Сети. Он лишь отправляет запрос и выдает готовый результат на мониторе. А что происходит внутри Сети?
Как устроено ядро интернета
Доступ пользователю к Сети предоставляют специальные компании-провайдеры, обслуживающие ее ядро. Чтобы сети могли между собой взаимодействовать и передавать информацию, существуют специальные компьютеры — маршрутизаторы. Как сигнальщик на железной дороге следит за тем, чтобы на переезде не случилось аварии и стрелка вела поезд на нужный путь, так маршрутизатор направляет информацию по необходимому адресу. Он позволяет задать общие правила и соединить сети между собой.
Провайдер — это компания, которая обслуживает маршрутизаторы, обеспечивая, таким образом, доступ пользователя в интернет. Благодаря провайдерам периферия и ядро Сети связаны.
Ядро работает только для того, чтобы передавать пакеты. Если почтовая служба использует специальную упаковку, чтобы транспортировать посылки, то в интернете информация разбивается на части, размером не более 1,5 тыс. байт, которые и называются пакетами. Каждый пакет нумеруется и отправляется получателю по нужному IP-адресу различными путями и в произвольном порядке.
Чтобы пакеты в пути не терялись, существует специальный транспортный контрольный протокол — TCP (Transport Control Protocol). Он заставляет отправлять запрос до тех пор, пока нужный пакет не будет доставлен получателю.
TCP важен при отправке сообщений, писем и просмотре сайтов. Но если нужно запустить приложение, обеспечивающее связь в реальном времени, то есть посмотреть видео или связаться с человеком по Skype, в действие вступает протокол UDP (User Datagram Protocol).
Он не гарантирует доставку пакетов, не посылает новые запросы, не получив нужный пакет. Это обеспечивает быструю связь. Но потеря одного из пакетов приводит к неполадкам в связи, зависании видео, отставании звука от видео и так далее.
Читайте также: Как получить адресную справку, не выходя из дома
Как информацию видит пользователь
Обычный пользователь не имеет ни малейшего представления о ядре и периферии интернета, о том, как работают протоколы. Он имеет дело с браузером и веб-адресом. Интернет — это не только сложные технические решения, но и простой, понятный обывателю способ представления информации.
Чтобы пользователь не имел проблем с запоминанием IP-адресов, каждому из них присвоен псевдоним, который называют домен. Он состоит из запоминающихся буквенных обозначений. Например, nur.kz.
Названия доменов и их адреса хранятся в специальной записной книжке, которую называют системой доменных имен — DNS. Все доменные имена поделены на специальные зоны, которые, в свою очередь, различаются уровнями. Есть домены верхнего уровня — национальные (например, kz) и отраслевые (например, edu — для учреждений образования, job — для кадровых агентств). И домены нижних уровней (географические или региональные, например spb.ru).
Источник фото: spec-komp.com
После того как пользователь набрал адрес нужного ему сайта, браузер отправляет запрос в DNS. Оттуда запрос переправляется в место, где расположен веб-ресурс. Оно называется сервер — это компьютер, который хранит веб-страницу, сайт или приложение.
От браузера сервер получает запрос отобразить копию сайта на мониторе пользователя. Если обращение прошло успешно, сервер начинает отправку пакетов с информацией компьютеру пользователя. Браузер собирает все пакеты воедино и выводит на монитор.
Чтобы отправитель запроса видел информацию в привычном для него виде, разработан специальный язык отображения информации — протокол передачи гипертекста — HTTP.
Таким образом, интернет состоит из ряда протоколов, которые позволяют пользователю отправлять и получать информацию в удобном для него виде.
Интернет — это соединение компьютерных сетей, позволяющее быстро обмениваться информацией и передавать ее на значительные расстояния за считанные секунды.
Читайте также: В каком году появился интернет в мире и в Казахстане
2.27. Что такое сеть Интернет и как она работает?
Интернет (англ. Internet — между сетей) — гигантская всемирная компьютерная сеть, объединяющая десятки тысяч сетей всего мира. Её назначение — обеспечить любому желающему постоянный доступ к любой информации. Интернет предлагает практически неограниченные информационные ресурсы, полезные сведения, учёбу, развлечения, возможность общения с компетентными людьми, услуги удалённого доступа, передачи файлов, электронной почты и многое другое. Интернет обеспечивает принципиально новый способ общения людей, не имеющий аналогов в мире.
Благодаря сети стал доступен (бесплатно или за умеренную плату) огромный объём информации. Так, пользователь в любой стране может связаться с людьми, разделяющими его интересы, или получить ценные сведения в электронных библиотеках, даже если они находятся на другом конце света.
Нужная информация окажется в его компьютере за считанные секунды, пройдя путь по длинной цепочке промежуточных компьютеров, по кабелям и по радио, через горы и моря, по дну океана и через спутник.
Интернет финансируется правительствами, научными и образовательными учреждениями, коммерческими структурами и миллионами частных лиц во всех частях света, но никто конкретно не является её владельцем. Управляет сетью «Совет по архитектуре Интернет«, формируемый из приглашённых добровольцев.
Сеть была создана в 1984 году, и сейчас ею пользуются примерно сорок миллионов человек. Интернет всё время изменяется, поскольку имеет много квалифицированных пользователей, которые пишут программы для себя, а затем распространяют их среди желающих. Постоянно появляются новые серверы, а существующие обновляют свой «репертуар». Стремительно растут информационные потоки.
Как можно связаться с Интернет? Самый распространенный и недорогой способ — посредством модема и телефонной линии. При этом используются три типа подключения, отличающиеся друг от друга по объёму услуг и цене:
-
1. почтовое — позволяет только обмениваться электронной почтой с любым пользователем Интернет, самое дешёвое;
2. сеансное в режиме on-line («на прямом проводе») — работа в диалоговом режиме — все возможности сети на время сеанса;
3. прямое (личное), самое дорогостоящее — все возможности в любое время.
При работе в сеансном режиме доступ к Интернет обычно покупается у провайдеров (англ. provide
— предоставлять, обеспечивать) — фирм, предоставляющих доступ к
некоторой части Интернет и поставляющих её пользователям разнообразные
услуги.
Как связываются между собой сети в Интернет?
Отдельные участки Интернет представляют собой сети различной архитектуры, которые связываются между собой с помощью маршрутизаторов. Передаваемые данные разбиваются на небольшие порции, называемые пакетами. Каждый пакет перемещается по сети независимо от других пакетов.
Сети в Интернет неограниченно коммутируются (т.е. связываются) друг с другом, потому что все компьютеры, участвующие в передаче данных, используют единый протокол коммуникации TCP/IP (читается «ти-си-пи/ай-пи«).
На самом деле протокол TCP/IP — это два разных протокола, определяющих различные аспекты передачи данных в сети:
-
- протокол TCP (Transmission Control Protocol) — протокол управления передачей данных, использующий автоматическую повторную передачу пакетов, содержащих ошибки; этот протокол отвечает за разбиение передаваемой информации на пакеты и правильное восстановление информации из пакетов получателя;
- протокол IP (Internet Protocol) — протокол межсетевого взаимодействия, отвечающий за адресацию и позволяющий пакету на пути к конечному пункту назначения проходить по нескольким сетям.
Схема передачи информации по протоколу TCP/IP такова: протокол ТСР разбивает информацию на пакеты и нумерует все пакеты; далее с помощью протокола IP все пакеты передаются получателю, где с помощью протокола ТСР проверяется, все ли пакеты получены; после получения всех пакетов протокол ТСР располагает их в нужном порядке и собирает в единое целое.
Каким образом пакет находит своего получателя?
Каждый компьютер, подключенный к сети Интернет имеет два равноценных уникальных адреса: цифровой IP-адрес и символический доменный адрес. Присваивание адресов происходит по следующей схеме: международная организация Сетевой информационный центр выдает группы адресов владельцам локальных сетей, а последние распределяют конкретные адреса по своему усмотрению.
IP-адрес компьютера имеет длину 4 байта. Обычно первый и второй байты определяют адрес сети, третий байт определяет адрес подсети, а четвертый — адрес компьютера в подсети. Для удобства IP-адрес записывают в виде четырех чисел со значениями от 0 до 255, разделенных точками, например: 145.37.5.150. Адрес сети - 145.37; адрес подсети — 5; адрес компьютера в подсети — 150.
Доменный адрес (англ. domain — область), в отличие от цифрового, является символическим и легче запоминается человеком. Пример доменного адреса: barsuk.les.nora.ru. Здесь домен barsuk — имя реального компьютера, обладающего IP-адресом, домен les — имя группы, присвоившей имя этому компьютеру, домен nora — имя более крупной группы, присвоившей имя домену les, и т.д. В процессе передачи данных доменный адрес преобразуются в IP-адрес. Механизм такого преобразования подробно описан в [54].
Основные сервисы системы Интернет.
World Wide Web (WWW, «Всемирная паутина») — основной инструмент Интернет, её главный информационный сервис.
| World Wide Web (WWW, «Всемирная паутина») — гипертекстовая, а точнее, гипермедийная информационная система поиска ресурсов Интернет и доступа к ним. |
Гипертекст — информационная структура, позволяющая устанавливать смысловые связи между элементами текста на экране компьютера таким образом, чтобы можно было легко осуществлять переходы от одного элемента к другому. На практике в гипертексте некоторые слова выделяют путем подчёркивания или окрашивания в другой цвет. Выделение слова говорит о наличии связи этого слова с некоторым документом, в котором тема, связанная с выделенным словом, рассматривается более подробно.
Гипермедиа — это то, что получится, если в определении гипертекста заменить слово «текст» на «любые виды информации«: звук, графику, видео. Такие гипермедийные ссылки возможны, поскольку наряду с текстовой информацией можно связывать и любую другую двоичную информацию, например, закодированный звук или графику, Так, если программа отображает карту мира и если пользователь выбирает на этой карте с помощью мыши какой-либо континент, программа может тут же дать о нём графическую, звуковую и текстовую информацию.
Система WWW построена на специальном протоколе передачи данных, который называется протоколом передачи гипертекста HTTP (читается «эйч-ти-ти-пи«, HyperText Transfer Protocol).
Всё содержимое системы WWW состоит из WWW-страниц, называемых сайтами (англ. site — участок).
WWW-cтраницы (cайты) — гипермедийные документы системы World Wide Web. Создаются с помощью языка разметки гипертекста HTML (Hypertext markup language).
Язык HTML позволяет добавлять к текстовым документам специальные командные фрагменты — тэги (англ. tag — «этикетка, ярлык») таким образом, что становится возможным связывать с этими документами другие тексты, графику, звук и видео, задавать заголовки различных уровней, разделять текст на абзацы, строить таблицы и т.д. Например, заголовок документа может иметь такой вид: <TITLE> Клуб любителей персиков </TITLE>
Одну WWW-страницу на самом деле обычно составляет набор гипермедийных документов, расположенных на одном сервере, переплетённых взаимными ссылками и связанных по смыслу (например, содержащих информацию об одном учебном заведении или об одном музее). Каждый документ страницы, в свою очередь, может содержать несколько экранных страниц текста и иллюстраций. Каждая WWW-страница имеет свой «титульный лист» (англ. «homepage«) — гипермедийный документ, содержащий ссылки на главные составные части страницы. Адреса «титульных листов» распространяются в Интернет в качестве адресов страниц.
| Личные страницы — такие WWW-страницы, которые принадлежат не фирмам и не организациям, а отдельным людям. Содержание и оформление такой страницы зависит только от её автора. |
При работе с системой WWW пользователи имеют дело с программами-клиентами системы, называемыми браузерами.
| Браузеры (англ. browse — листать, просматривать) — программы, с помощью которых пользователь организует диалог с системой WWW: просматривает WWW страницы, взаимодействует с WWW-cерверами и другими ресурсами в Интернет. |
Существуют сотни программ-браузеров. Самые популярные браузеры: Netscape Navigator и Microsoft Explorer.
Браузеры WWW умеют взаимодействовать с любыми типами серверов, используя при этом их собственные протоколы. Информацию, полученную от любого сервера, браузер WWW выводит на экран в стандартной, удобной для восприятия форме. При этом переключения с одного протокола на другой для пользователя часто остаются незамеченными.
Программа удалённого доступа Telnet. Позволяет входить в другую вычислительную систему, работающую в Интернет, с помощью протокола TELNET. Эта программа состоит из двух компонент: программы-клиента, которая выполняется на компьютере-клиенте, и программы-сервера, которая выполняется на компьютере-сервере.
Функции программы-клиента:
-
- установление соединения с сервером;
- приём от абонента входных данных, преобразование их к стандартному формату и отсылка серверу;
- приём от сервера результатов запроса в стандартном формате и переформатирование их в вид, удобный клиенту.
Функции программы-сервера
:
-
- ожидание запроса в стандартной форме;
- обслуживание этого запроса;
- отсылка результатов программе-клиенту.
Telnet — простое и поэтому универсальное средство связи в Интернет.
Программа пересылки файлов Ftp. Перемещает копии файлов с одного узла Интернет на другой в соответствии с протоколом FTP (File Transfer Protocol — «протокол передачи файлов»). При этом не имеет значения, где эти узлы расположены и как соединены между собой.
Компьютеры, на которых есть файлы для общего пользования, называются FTP-серверами. В Интернет имеется более 10 Терабайт бесплатных файлов и программ.
Электронная почта (Electronic mail, англ. mail — почта, сокр. E-mail, читается «и-мэйл»). Служит для передачи текстовых сообщений в пределах Интернет, а также между другими сетями электронной почты. К тексту письма современные почтовые программы позволяют прикреплять звуковые и графические файлы, а также двоичные файлы — программы.
При использовании электронной почты каждому абоненту присваивается уникальный почтовый адрес, формат которого имеет вид: <имя пользователя> @ < имя почтового сервера>. Например: [email protected], где earth — имя пользователя, space.com — имя компьютера, @ — разделительный символ «эт коммерческое».
Сообщения, поступающие по E-Mail, хранятся в специальном «почтовом» компьютере в выделенной для получателя области дисковой памяти (его «почтовом ящике«), откуда он может их выгрузить и прочитать с помощью специальной программы-клиента.
Для отсылки сообщения нужно знать электронный адрес абонента. При качественной связи электронное письмо доходит в любую точку мира в течение нескольких минут.
Пользователи электронной почты стремятся придерживаться правил сетевого этикета (нэтикета), а для выражения эмоций используют схематические изображения человеческого лица, так называемые смайлики (англ. smiley, «улыбочка»), некоторые из которых приведены ниже.
| Смайлики (рассматривайте, склонив голову влево) | ||
| 🙂 улыбка :-))) хохот :-~) насморк :*) пьяница :-{) усатый :-[ вампир -:-) панк |
:-Q курит :-@ кричит 🙁 грусть :’-( плачет 😉 хитрец >:-( злится : 0 зевает |
:-)~ пускает слюнки 8:-) маленькая девочка :-* cъел горькое :’-) плачет от счастья :-& поклялся молчать O-) аквалангист =8-) носит очки |
Cистема телеконференций Usenet (от Users Network). Эта система организует коллективные обсуждения по различным направлениям, называемые телеконференциями. В каждой телеконференции проводится ряд дискуссий по конкретным темам.
Сегодня Usenet имеет более десяти тысяч дискуссионных групп (NewsGroups) или телеконференций, каждая из которых посвящена определённой теме и является средством обмена мнениями. Телеконференции разбиты на несколько групп:
-
- news — вопросы, касающиеся системы телеконференций;
- comp — компьютеры и программное обеспечение;
- rec — развлечения, хобби и искусства;
- sci — научно-исследовательская деятельность и приложения;
- soc — социальные вопросы;
- talk — дебаты по различным спорным вопросам;
- misc — всё остальное.
Внутри этих категорий существует иерархия. Так, например, rec.music.beatles — это дискуссия о творчестве Битлз, входящая в подгруппу «музыка» группы дискуссий по искусству.
Существует большой выбор программ чтения телеконференций, которые формируют материал дискуссий в упорядоченном виде и предоставляют в распоряжение корреспондентов.
Аналог телеконференций в других сетях — «электронная доска объявлений» (Bulletin Board System, BBS).
Системы информационного поиска сети Интернет
В Интернет представлена информация на любые темы, которые только можно себе представить. Но найти в ней нужную информацию не так-то легко из-за того, что сеть по своей природе не имеет чёткой структуры. Поэтому для ориентировки в Интернет и быстрого получения свежей справочной информации разработаны системы поиска информации.
Все системы поиска информации Интернет располагаются на специально выделенных компьютерах с мощными каналами связи. Ежеминутно они бесплатно обслуживают огромное количество клиентов.
Поисковые системы можно разбить на два типа:
-
- предметные каталоги, формируемые людьми-редакторами;
- автоматические индексы, формируемые специальными компьютерными программами, без участия людей.
Системы, основанные на предметных каталогах. Используют базы данных, формируемые специалистами-редакторами, которые отбирают информацию, устанавливают связи для баз данных, организуют и снабжают данные в разных поисковых категориях перекрёстными ссылками. Кампании, владеющие предметными каталогами, непрерывно исследуют, описывают и каталогизируют содержимое WWW-cерверов и других сетевых ресурсов, разбросанных по всему миру. В результате этой работы клиенты Интернет имеют постоянно обновляющиеся иерархические (древовидные) каталоги, на верхнем уровне которых собраны самые общие категории, такие как «бизнес«, «наука«, «искусство» и т.п., а элементы самого нижнего уровня представляют собой ссылки на отдельные WWW-страницы и серверы вместе с кратким описанием их содержимого.
Пример. Если нужно выяснить, какая в мире имеется информация о пище динозавров, достаточно спуститься по иерархии:
Науки ==> Млекопитающие ==> Палеонтология ==> Динозавры ==> Пища.
Каталоги, составленные людьми, более осмыслены, чем автоматические индексы. Их очень мало, так как их создание и поддержка требуют огромных затрат. Для примера рассмотрим самый популярный предметный каталог Yahoo!,
который обладает одной из крупнейших баз данных. Имеет информационные
базы для детей и подростков. Поддерживает два основных метода работы с
каталогом — поиск по ключевым словам и поиск по иерархическому дереву разделов. Не принимает запросов на естественном языке.
Автоматические индексы. Переоценить их трудно. Поиск по ключевым словам в одной базе данных, занимающий в худшем случае несколько секунд, принесёт те же результаты, что и обшаривание всех WWW-страниц во всей сети Интернет.
Автоматический индекс состоит из трёх частей:
-
- программы-робота;
- базы данных, собираемой этим роботом;
- интерфейса для поиска в этой базе, с которым и работает пользователь.
Все эти компоненты функционируют без вмешательства человека.
К автоматическим индексам следует прибегать только тогда, когда ключевые слова точно известны, например, фамилия человека или несколько специфических терминов из соответствующей области. Индексы получают информацию из каждого отдельного узла, регистрируют и индексируют её и добавляют к своим базам данных.
Среди известных индексов выделяется: AltaVista — одна из самых мощных полностью автоматических поисковых систем. Обладает полнотекстовой базой данных. Выдаёт наибольшее количество ссылок. Проиндексировано 30 млн. страниц с 300 тысяч серверов и 4 млн. статей из телеконференций Usenet. За один день AltaVista обслуживает около 20 млн. запросов.
В Интернет один и тот же узел сети может одновременно работать по нескольким протоколам. Поэтому крупные узлы сети сейчас обладают полным набором серверов, и к ним можно обращаться почти по любому из существующих протоколов.
«Что такое интернет и как он работает?» – Яндекс.Знатоки
Интерне́т (англ. Internet, МФА: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B5%D0%B6%D0%B4%D1%83%D0%BD%D0%B0%D1%80%D0%BE%D0%B4%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D1%84%D0%BE%D0%BD%D0%B5%D1%82%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9_%D0%B0%D0%BB%D1%84%D0%B0%D0%B2%D0%B8%D1%82ˈɪn.tə.net[]) — всемирная система объединённых компьютерных сетей для хранения и передачи информации.
Часто упоминается как Всемирная сеть и Глобальная сеть, а также просто Сеть. Построена на базе стека протоколов TCP/IP. На основе Интернета работает Всемирная паутина (World Wide Web, WWW) и множество других систем передачи данных. К середине 2015 года число пользователей достигло 3,3 млрд человек. Во многом это было обусловлено широким распространением сотовых сетей с доступом в Интернет стандартов 3G и 4G, развитием социальных сетей и удешевлением стоимости интернет-трафика.
Интернет состоит из многих тысяч корпоративных, научных, правительственных и домашних компьютерных сетей. Объединение сетей разной архитектуры и топологии стало возможно благодаря протоколу IP (англ. Internet Protocol) и принципу маршрутизации пакетов данных.
Сам протокол IP был рождён в дискуссиях внутри организации IETF (англ. Internet Engineering Task Force; Task force — группа специалистов для решения конкретной задачи), чьё название можно вольно перевести как «Группа по решению задач проектирования интернета». IETF и её рабочие группы по сей день занимаются развитием протоколов Всемирной сети. IETF открыта для публичного участия и обсуждения. Комитеты организации публикуют так называемые документы RFC. В этих документах даются технические спецификации и точные объяснения по многим вопросам. Некоторые документы RFC возводятся организацией IAB (англ. Internet Architecture Board — Совет по архитектуре интернета) в статус стандартов интернета (англ. Internet Standard). С 1992 года IETF, IAB и ряд других интернет-организаций входят в Общество интернета (англ. Internet Society, ISOC). Общество интернета предоставляет организационную основу для разных исследовательских и консультативных групп, занимающихся развитием интернета.
Источник: https://ru.wikipedia.org/wiki/Интернет
Как Устроен (Интернет) Технически и Глобально 2018
Как устроен интернет и глобальная сеть
Добрый день, друзья! В прошлой статье, мы узнали, как появился интернет. Теперь, давайте разберем, как устроен интернет? У большинства людей по данному вопросу ошибочное мнение. Многие люди считают, что интернет – это просто цепь подключенных между собой компьютеров.
Это и правда, и нет. Интернет не просто сеть подключенных друг к другу компьютеров посредством различных кабельных сетей и телефонных линий. Это ещё и сервера, передающие информацию, и суперкомпьютеры, обрабатывающие, передающие и хранящие данную информацию и прочее.
Интернет, это набор сетей, которые функционируют, как одна. Это последовательность подобных сетей, которые появились в Америки, чтобы мегакомпьютеры различных университетов и исследовательских центров взаимодействовали между собой. Это опорная сеть, которую финансирует национальный научный фонд Америки.
Со времени первых линий, пользоваться которыми могло небольшое число людей, глобальная сеть переросла в сеть, которая, как паутина опутала весь мир. Теперь доступ к ней появился практически у каждого желающего подключиться человека.
Чтобы легче проходить по линиям сети, данные разбиваются специальным протоколом TCP/IP на пакеты нужного объёма. Когда данные пакеты идут к нужному месту, они идут по множеству различных сетей и уровней.
От одной точки до другой, подобные пакеты могут дойти разными путями. Чаще всего, выбирается ближайший. Но если отдельный сервер переполнен информацией или не функционирует, пакет может его обойти и прибыть в нужное место иным путём.
Такой пакет информации может проходить региональные сити, локальные, различные маршрутизаторы, хабы, повторители, шлюзы и мосты. Региональные сети отличаются от локальных тем, что имеют возможность передавать данные, без входа в интернет.
Повторитель занимается предотвращением потухания сигнала, повышая его и передавая далее данные, которые получил. Хабы занимаются соединением ПК в сеть, давая им возможность обмениваться информацией между собой.
Мосты занимаются соединением сетей, помогая им осуществлять передачу информации. Особый вид подобного моста, шлюз, занимается преобразованием сообщений среди сетей различных типов (к примеру, среди сетей Apple и Windows).
Кто поставляет услуги интернета
Предоставляют интернет людям компании поставщики, вроде Internet Service Provide. Таким компаниям принадлежат блоки адресов Internet. Они их предоставляют клиентам. Человек подсоединяет свой ПК к подобному поставщику, его тут же соединяет с сервером.
Сервер соединён с интернетом, благодаря устройствам, называющимися Маршрутизаторами. Маршрутизатор – это прибор, получающий информацию от узлов сети и определяющий её адрес назначения в сети и наиболее выгодный путь по доставке данных к нужному адресу.
Подобный маршрут происходит с помощью известных путей в Internet и объема трафика на различных частях сегмента. Затем, маршрутизатор отдаёт информацию в нужную точку сети – Network Access Point. Сервисы включают в себя:
- Электронную почту посредством серверов SMTP и POP
- Услугу идентификации компьютера благодаря IP адресу.
- Путь с применением серверов DNS.
- Услугу новостной службы благодаря сервирам Usenet.
Как устроен интернет и его IP адрес
Я думаю, многие из вас знают, что такое IP адрес и для чего он нужен. Даже знают собственный IP. Но я всё же сделаю пояснения. Провайдеры дают своим клиентам IP адрес для соединения компьютеров с интернетом. Их ещё называют адреса протокола IP.
IP адрес проводит идентификацию ПК человека в интернете, давая ему возможность получать различные данные из глобальной сети. Я думаю, многие из вас знают, что большая часть пользователей используют протокол IPv4. Но всё больше людей переходят на протокол IPv6.
Как устроен интернет с адресом IPv4
В конце 20 века преобладал протокол IPv4. Данная версия IP даёт адрес вида – XXX.YYY.ZZZ.AAA. Группы символов представляют трехзначную цифру в десятичном формате. Число может быть 8 – битное и формат двоичный.
Он носит название – Десятичное представление с разделительными точками. Группа же называется – октет. Десятичные цифры образуются из двоичных. С двоичными работает система компьютера. К примеру, адрес 106.122.115.102 в десятичном будет выглядеть как 01101010. 01111010. 01110011. 01100110.
Не пытайтесь разобрать в этом суть и смысл. Есть специальные таблицы кодов. Кому интересно, как выглядит его IP в десятичном виде, он может это узнать по ссылке.
IP адрес включает в себя адрес узла и сети. Соответственно, адрес сети проводит идентификацию всей сети, а адрес узла – отдельного узла в данной сети: сервер, рабочую станцию или маршрутизатор. Локальную сеть делят на 3 класса: A,B,C. Сетевая часть IP определяет принадлежность сети к её классу.
Как устроен интернет три класса сетей
Класс А занят крупными сетями. Сетевая часть применяет 8 битов, узловая 24 бита IP. У старшего бита первый октет = 0. Далее, идёт комбинация из любых других семи битов. Отсюда, IP А класса имеет диапазон: 001.х.х.х-126.х.х.х. Это даёт возможность появлению 126 сетей или 17000000 узлов.
Класс В даётся среднего размера сетям. Суть начальных октетов находится в пределах 128.х.х.х – 191.254.0.0. что даёт возможность появления 16384 сетей. Любой из подобных сетей может принадлежать 65534 узлов.
Класс С нужен для сетей, число узлов которых довольно мало. Сетевой элемент состоит из первых трех октетов. Адрес же сети – октетом последним. Суть первых 3-х октетов находится в диапазоне 192.х.х.х – 223.254.254.0. Отсюда, к классу С относится около 2000000 сетей. Каждой из данных сетей может принадлежать 254 узлов.
Как устроен интернет с адресом IPv6
Я думаю, вам понятно, что протокол IPv6 создан из-за банальной нехватки IP адресов, т.к. число пользователей интернета значительно возросло. Данный адрес равен 128 битам и 16 байтам. Это значительно увеличивает число IP.
IPv6, кроме прочего, проверяет подлинность пакета отправителя, и шифрование подобного пакета. Данный протокол поддерживают ОС от Windows 7 до Windows 10 и часть дистрибутивов Linux. IPv6 в последнее время применяют всё больше. Также, мобильные телефоны поддерживают данный протокол, автомобильные компьютеры и прочие устройства.
IPv6 состоит из 8 групп четырехзначных шестнадцатеричных цифр, которые разделены двоеточием: 1045: 0аке: 4df3: 56uy: 0045: ert1: g56j: 0001. Что интересно, группы, где одни нули, могут писаться просто двоеточием, но не более двух двоеточий.
Иногда нули даже отпускаются. URL адрес такого вида обязательно заключается в квадратные скобочки: — http://[1045: 0аке: 4df3: 56uy: 0045: ert1: g56j: 0001].
Как устроен интернет подсети
Узлы сети группируются в подсети, их назвали интрасетями. Каждая часть интрасети должна иметь защитный шлюз, выполняющий роль точек для входа и выхода сегмента. Функцию шлюза выполняет прибор, называющийся – маршрутизатором.
Маршрутизатор представляет интеллектуальный прибор, пересылающий информацию получателю. Часть сетей в виде шлюза использует защитный сетевой экран, firewall (брандмауэр).
Firewall это комбинация различных компонентов, программных и аппаратных, которые создают барьер для защиты вашего ПК. Брандмауэр можно сравнить с дверью в интернет. Она может быть открытой для части программ, приоткрытой и закрытой. Именно firewall, а не антивирус не даёт попасть вирусу на компьютер. Поэтому, firewall должен быть установлен на каждом ПК. Антивирус же просто лечит уже зараженную систему. Наилучший вариант – это антивирус со встроенным файрволлом.
Можно провести настройку файрволла так, чтобы он пропускал информацию лишь на необходимые порты и адреса. Чтобы создать подсеть, маскируют сетевую часть IP адреса узла. Отсюда, мобильность информации ограничивают узлами подсети, т.к. данные узлы распознают адреса в определенном замаскированном диапазоне.
Причины создания подсети
- Эффективное использование IP адресов. Когда используют 32 битный адрес, получается ограниченное число адресов. На первый взгляд, 126 сетей и 17000000 узлов кажется приличным количеством, но, в глобальном масштабе это не много.
- Изоляция различных сегментов сети. К примеру, у сети имеется 1000 ПК. Если не применять сегментацию, информация пройдёт через все 1000 ПК. Можете представить, какую нагрузку в это время испытывает канал связи. Также, все пользователи сети получат доступ и информации всех её участников.
- Для повторного использования одного IP. К примеру, если разделить адреса класса С в двух местах подсети, можно дать каждой подсети одну вторую часть адресов сети. Отсюда, две подсети смогут применять один IP класса С.
Для создания подсети, необходима блокировка цифрами части или всех битов данного IP. К примеру, маска, имеющее значение 254 будет блокировать все адреса октета, кроме одного. Значение 255, заблокирует весь октет.
Чтобы создать подсеть класса А, подойдёт маска 255.0.0.0. Класса В – 255.255.0.0. Класса С 255.255.255.0. Чтобы узнать свой IP адрес, достаточно в поисковик ввести «Узнать IP адрес» и вы в течение секунды узнаете свой IP.
Что такое хостинги
Я забыл упомянуть про хостинги, где располагаются сайты, с которых мы получаем большинство информации. Хостинги — это тоже суперкомпьютеры, в которых, как в ячейках, находятся сайты. Хостинги также дают и получают информацию, точнее, это делают сайты и блоги, которые в них находятся. Даже Яндекс с Google находятся в суперкомпьютерах и имеют множество своих серверов по всему миру.
Рекордсмен в этом деле поисковая система Google. У неё по всему миру тысячи своих серверов и все они соединены между собой с помощью оптиковолоконных или просто телефонных линий. Это действительно похоже на гигантскую сеть (или паутину), которая опутала весь мир. Недаром, интернет называют Глобальной сетью! И удивительно, как быстро данная Глобальная сеть распространяется по всему миру!
Я надеюсь, теперь вам понятно, как устроен интернет. Успехов!
С уважением Андрей Зимин 20.11.2016 г.
Понравилась статья? Поделитесь с друзьями!
Как устроена и как работает глобальная сеть интернет
Самой знаменитой глобальной сетью является Интернет, представляющий собой набор взаимосвязанных сетей, функционирующих как одна сеть. Основным каналом связи Интернета является последовательность сетей, организованных правительством США для взаимосвязи суперкомпьютеров ключевых научно-исследовательских лабораторий. Этот канал называется опорной сетью (backbone) и поддерживается Национальным научным фондом США (National Science Foundation).
Со времен организации первоначальной опорной сети, доступ к которой имели лишь ограниченное количество специальных пользователей, Интернет разросся в сеть, охватывающую весь мир и предоставляющую доступ миллионам простых пользователей.
Для передачи по Интернету информация разбивается протоколом TCP/IP на пакеты необходимого размера. На пути к пункту назначения пакеты проходят через различные сети разных уровней. В зависимости от применяемой схемы маршрутизации отдельные пакеты могут передаваться в Интернете по разным маршрутам, а потом собираться в первоначальную последовательность по прибытию в пункт назначения.
В процессе перемещения пакета от источника к назначению он может пройти через несколько локальных сетей, региональных сетей, маршрутизаторов, повторителей, хабов, мостов и шлюзов. Региональные сети (midlevel network) — это просто сети, которые могут обмениваться информацией между собой без подключения к Интернету.
Повторитель (repeater) предотвращает затухание сигналов, усиливая и передавая дальше полученную информацию. Хабы соединяют компьютеры в сетевой сегмент, позволяя им взаимодействовать друг с другом. Мосты соединяют различные сети, позволяя выполнять межсетевую трансляцию данных. Специальный тип моста, называющийся шлюзом, преобразует сообщения для обмена между сетями разных типов (например, между сетям Windows и сетями Apple).
Поставщики интернет-услуг.
Доступ к Интернету отдельным пользователям и сетям предоставляется компаниями — поставщиками интернет-услуг (ISP, Internet Service Provide). Эти компании владеют блоками адресов Интернета, которые они могут назначать своим клиентам. Когда пользователь подключается к поставщику интернет-услуг, он подключается к его серверу, который в свою очередь подключен к Интернету посредством устройств, называющихся маршрутизаторами. Маршрутизатор представляет собой устройство, которое получает сетевые пакеты от узлов сети и определяет их адрес назначения в Интернете и самый лучший маршрут для доставки пакета по этому адресу. Маршрутизация осуществляется на основе известных каналов в Интернете и объема трафика на разных сегментах. После этого маршрутизатор передает пакет в точку доступа к сети (Network Access Point, NAP).
Сервисы, предоставляемые поставщиком интернет-услуг своим клиентам, включают в себя:
• средство интернет-идентификации в виде IP-адреса;
• услуги электронной почты через серверы POP3 и SMTP;
• службы новостей через серверы Usenet;
• маршрутизацию через серверы DNS.
IP-адрес.
Поставщики интернет-услуг предоставляют своим клиентам адреса для доступа в Интернет, которые называются адресами протокола IP или IP-адресами. IP-адрес однозначно идентифицирует пользователя в Интернете, позволяя ему получать различного рода информацию. Сейчас используются две версии адресации в Интернете: протокол IPv4 и протокол IPv6.
До 2000 года преобладающей версией является версия IPv4. В этой версии протокола IP каждому узлу сети выделяется числовой адрес в виде XXX.YYY.ZZZ.AAA, где каждая группа букв представляет трехзначное число в десятичном формате (или 8-битовое в двоичном). Этот формат называется десятичным представлением с разделительными точками (dotted decimal notation), а сама группа — октетом. Десятичные числа каждого октета получаются из двоичных чисел, с которыми работает аппаратное обеспечение. Например, сетевому адресу 10000111. 10001011. 01001001. 00110110 в двоичном формате соответствует адрес 135. 139. 073. 054 в десятичном формате.
IP-адрес состоит из адреса сети и адреса узла. Адрес сети идентифицирует всю сеть, а адрес узла — отдельный узел в этой сети: маршрутизатор, сервер или рабочую станцию. Локальные сети разбиваются на 3 класса: A, B, C. Принадлежность сети к определенному классу определяется сетевой частью IP-адреса.
• Адреса сетей А зарезервированы для крупных сетей. Для сетевой части адреса применяются первые 8 битов (слева), а для адреса узла — последние 24 бита IP-адреса. Первый (старший) бит первого октета сетевого адреса равен 0, а за ним следует любая комбинация остальных 7 битов. Соответственно, IP-адреса класса А занимают диапазон 001.х.х.х — 126.х.х.х, что позволяет адресацию 126 отдельных сетей, в каждой из которых будет около 17 млн. узлов.
Диапазон адресов 1 27.х.х.х зарезервирован для тестирования сетевых систем. Некоторые из этих адресов принадлежат правительству США для тестирования опорной сети Интернета. Адрес 127.0.0.1 зарезервирован для тестирования шины локальной системы.
• Адреса класса В назначаются сетям среднего размера. Значение первых двух октетов лежит в числовом диапазоне 128.x.x.x — 191.254.0.0. Это позволяет адресовать до 16384 разных сетей, каждая из них может иметь 65 534 узлов.
• Адреса класса С применяются для сетей, где количество узлов сравнительно невелико. Сетевая часть адреса указывается первыми тремя октетами, а адрес сети — последним. Значение первых трех октетов, определяющих сетевой адрес, может быть в диапазоне 192.x.x.x — 223.254.254.0. Таким образом, адреса класса С позволяют адресацию приблизительно 2 млн. сетей, каждая из них может иметь до 254 узлов.
Версия IPv6 протокола IP была разработана с целью решения ожидаемой проблемы нехватки адресов, поддерживаемых версией IPv4. Адреса назначения и источника в IPv6 имеют длину 128 бит или 16 байт, что позволяет поддерживать громадное количество IP-адресов. Протокол IPv6 также предусматривает проверку подлинности отправителя пакета, а также шифрование содержимого пакета. Поддержка протокола IPv6 встроена в Windows 7 и во многие дистрибутивы Linux; и в последние годы этот протокол применяется все чаще. Протокол IPv6 обеспечивает поддержку мобильных телефонов, бортовых компьютеров автомобилей и широкий круг других подключенных к Интернету персональных устройств.
Адреса IPv6 записываются в виде восьми групп четырехзначных шестнадцатеричных чисел, разделенных двоеточием: 2001: 0db8: 00a7: 0051: 4dc1: 635b: 0000: 2ffe. Нулевые группы могут представляться двойным двоеточием. Но адрес не может содержать больше двух последовательных двоеточий. Для удобства ведущие нули могут опускаться. При использовании в качестве URL-адреса IPv6-адрес необходимо заключать в квадратные скобки — http://[2001 : 0db8: 00a7: 0051 : 4dc1 : 635b: 0000:2ffe].
Подсети.
Узлы секций сети можно сгруппировать в подсети с общим диапазоном IP-адресов. Эти группы называются интрасетями. Каждый сегмент интрасети должен быть оснащен защитным шлюзом, играющим роль точки входа и выхода сегмента. Обычно роль шлюза играет устройство, называющееся маршрутизатором. Маршрутизатор — это интеллектуальное устройство, которое пересылает полученные данные на IP-адрес получателя.
В некоторых сетях в качестве внешнего шлюза применяется сетевой экран или, по-другому, брандмауэр (firewall). Обычный брандмауэр представляет собой комбинацию аппаратных и программных компонентов, создающих защитный барьер между сетями с разными уровнями безопасности. Администратор может настроить брандмауэр так, что он будет пропускать данные только на указанные IP-адреса и порты.
Для создания подсети маскируется сетевая часть IP-адреса узлов, которые нужно включить в данную подсеть. В связи с этим, мобильность данных ограничивается узлами подсети, так как эти узлы могут распознавать адреса только в пределах замаскированного диапазона. Для создания подсети существуют три основные причины.
- Чтобы изолировать разные сегменты сети друг от друга. Возьмем, например, сеть из 1 000 компьютеров. Без применения сегментации данные каждого из этих 1 000 компьютеров будут проходить через все остальные компьютеры. Представьте себе нагрузку на канал связи. Кроме этого, каждый пользователь сети будут иметь доступ к данным всех других ее членов.
- Чтобы эффективно использовать IP-адреса. Применение 32-битового представления IP-адреса допускает ограниченное количество адресов. Хотя 126 сетей, каждая с 17 млн. узлов, может казаться большим числом, в мировом сетевом масштабе этого количества адресов далеко не достаточно.
- Чтобы позволить повторное использование одного IP-адреса сети. Например, разделение адресов класса С между двумя расположенными в разных местах подсетями позволяет выделить каждой подсети половину имеющихся адресов. Таким образом, обе подсети могут использовать один адрес сети класса С.
Чтобы создать подсеть, нужно заблокировать числами какие-либо или все биты октета IP-адреса. Например, маска со значением 255 блокирует весь октет, а маска со значением 254 блокирует всё, кроме одного адреса октета. Для сетей класса А обычно применяется маска 255. 0. 0. 0, для сетей класса В — маска 255 .255.0 .0, а для сетей класса С — маска 255. 255. 255. 0. Чтобы узнать адрес сети, нужно выполнить побитовую операцию логического «И» с IP-адресом и маской. В Windows 2000/XP значение по умолчанию маски сети вводится автоматически при вводе IP-адреса.