Проблема устойчивости глобальной сети

 Строго говоря, TCP/IP — это не один протокол, а пара протоколов, один из  которых (TCP — Transport Control Protocol) отвечает  за то, как представляются данные  в Сети, а второй (IP — Internet Protocol) определяет методику адресации,  то есть отвечает за то, куда  они отправляются и как доставляются. Эта пара протоколов принадлежит  разным уровням и называется  стеком протоколов TCP/IP. Собственно  говоря, только с появлением IP- протокола  и появилось понятие Интернет. 

 Третье рождение Интернета

  Долгое время Интернет оставался уделом специалистов. Обмен технической документацией и сообщениями электронной почты — это все-таки не совеем то, что нужно рядовому потребителю. Революционное развитие Интернета началось только после 1993 г. с увеличением в геометрической прогрессии числа узлов и пользователей. Поводом для революции стало появление службы World Wide Web (WWW), основанной на пользовательском протоколе передачи данных HTTP и на особом формате представления данных — HTML. Документы, выполненные в этом формате, получили название Web-страниц. Одновременно с введением концепции WWW была представлена программа Mosaic, обеспечивающая отправку запросов и прием сообщений в формате HTML.

  Эта программа стала первым в мире Web-броузером, то есть программой для просмотра Web-страниц. После этого работа в Интернете перестала быть уделом профессионалов. Интернет превратился в распределенную по миллионам серверов единую базу данных, навигация в которой не сложнее, чем просмотр обычной мультимедийной энциклопедии[3].

Как выглядит Интернет сегодня

 Сегодня Интернет  — это крупный комплекс, включающий  в себя локальные сети и  автономные компьютеры, соединенные  между собой любыми средствами  связи, а также программное  обеспечение, которое обеспечивает  взаимодействие всех этих средств  на основе единого транспортного  протокола TCP и адресного протокола  IP.

 Опорная сеть Интернета

 Опорную сеть  Интернета представляют узловые  компьютеры и каналы связи,  объединяющие их между собой.  Узловые компьютеры также называют  серверами.

  Маршрутизаторы

  На каждом из узлов работают так называемые маршрутизаторы, способные по IP-адресу принятого TCP-пакета автоматически определить, на какой из соседних узлов пакет надо переправить. Маршрутизатором может быть программа, но может быть и отдельный специально выделенный для этой цели компьютер. Маршрутизатор непрерывно сканирует пространство соседних серверов, общается с их маршрутизаторами, и потому знает состояние своего окружения. Он знает, когда какой-то из соседей «закрыт» на техническое обслуживание или просто перегружен. Принимая решение о переправке проходящего ТСР - пакета, маршрутизатор учитывает состояние своих соседей и динамически перераспределяет потоки так, чтобы пакет ушел в том направлении, которое в данный момент наиболее оптимально.

 Шлюзы

Локальные сети, работающие на основе своих протоколов (не TCP/IP, a других) подключаются к узловым  компьютерам Интернета с помощью  так называемых шлюзов. Опять-таки, шлюзом может быть специальный компьютер, но это может быть и специальная  программа. Шлюзы выполняют преобразование данных из форматов, принятых в локальной  сети, в формат, принятый в Интернете, и наоборот[3]. 

Многоликость  Интернета

 Интернет  столь многолик и многообразен, что если спросить несколько  разных людей о том, что в  нем главное, то они, скорее  всего, дадут разные ответы.

  Один может сказать, что Интернет — это всемирное объединение разнообразных информационных сетей, основанных на любых физических принципах и использующих любые каналы связи от телефонных до спутниковых и волоконно-оптических.

  Другой скажет, что каналы связи — это не главное, поскольку они существовали давным-давно, когда никакого Интернета и в помине не было. А то, что множество сетей можно объединить в одну, так это уже сто лет как делается в телефонии, энергетике и на транспорте. Поэтому главная особенность Интернета в том, что это не просто сеть, а всемирная информационно-справочная служба. Его можно рассматривать как хитросплетенную паутину, состоящую из сотен миллионов взаимосвязанных документов. Начав читать один документ, можно из него перейти в другой, потом — в третий, и так далее — до любого.

  Третий скажет, что оба подхода узколобы и однобоки. За ними не видно человека и его потребностей. Один действительно любит копаться в документах, а другому подавай новейшие компьютерные игры. Третьему же не надо ни того, ни другого — он хочет общаться с людьми по всему свету и не платить при этом сумасшедшие деньги за телефонные звонки. Так что главное в Интернете — совокупность сервисов, которые с его помощью можно получить (эти сервисы называются службами).

 Для потребителя  Интернет представляется как  множество служб, больших и  малых. Их даже нет смысла  перечислять, поскольку каждый  день создаются новые и отмирают  старые.

  Четвертый человек может сказать, что все это ерунда. От всех других видов сетей Интернет отличается автоматизацией. Деятельность всех служб обеспечивается компьютерами и программами — они и составляют суть Интернета. Для тех, кто поставляет информацию — одни программы, а для тех, кто ее получает — другие. Можно вообще забыть и о каналах связи, и о службах, и об Интернете, а думать только о своем компьютере. Сколько на нем жестких дисков? Один? Два? Забудьте об этом. Представьте себе, что Интернет — это миллион жестких дисков, подключаемых к вашему компьютеру. Какая вам разница, что к своим жестким дискам компьютер обращается с помощью внутренних шлейфов, а к чужим — с помощью внешних линий связи? Главное в Интернете — те программы, с помощью которых это можно сделать. Никто не возьмет от Интернета больше, чем позволят его программы. Не будь у клиента специальных программ — не было бы и Интернета, хоть трижды соедини все компьютеры планеты между собой. Пятый человек может сказать, что все эти рассуждения неконкретны, а

  Интернет на самом деле — это совокупность протоколов, которым все подчиняется. Ну как бы работали в едином комплексе самые разные модели компьютеров, разнообразные каналы и линии связи, десятки тысяч программ и сотни служб? С его точки зрения Интернет — это именно совокупность единых стандартных протоколов. Они и составляют его лицо.

 Скажем прямо:  все приведенные выше высказывания  об Интернете - правильные, но  ни одно из них не характеризует  Интернет полностью. Его надо  рассматривать шире и глубже. 

Семь  уровней сетевой  модели Интернета

 Когда люди  имеют дело с особо сложными  явлениями, они предпочитают раскладывать  их по полочкам по принципу "разделяй и властвуй". В  использовании Интернета, конечно,  нет ничего сложного, но как  явление он весьма сложен из-за  запутанности связей, которые то  возникают, то исчезают.

1. Пользовательский уровень. Представим себе, что мы сидим за компьютером и работаем во Всемирной сети. На самом деле мы работаем с программами, установленными на нашем компьютере. Назовем их клиентскими программами. Совокупность этих программ и представляет для нас наш пользовательский уровень. Наши возможности в Интернете зависят от состава этих программ и от их настройки. То есть, на пользовательском уровне наши возможности работы в Интернете определяются составом клиентских программ.

  На таком уровне Интернет представляется огромной совокупностью файлов с документами, программами и другими ресурсами, для работы с которыми и служат наши клиентские программы. Чем шире возможности этих программ, тем шире и наши возможности. Есть программа для прослушивания радиотрансляций — можем слушать радио; есть программа для просмотра видео — можем смотреть кино, а если есть почтовый клиент — можем получать и отправлять сообщения электронной почты.

2. Уровень представления. А что дает нам возможность устанавливать на компьютере программы и работать с ними? Конечно же, это его операционная система. Она выступает посредником между человеком, компьютером и программами.

 На втором  уровне и происходит «разборка»  с моделью компьютера и его  операционной системой. Выше этого  уровня они важны и играют  роль.

Ниже — уже  безразличны. Все, что происходит на нижележащих уровнях, одинаково  относится ко всем типам компьютеров.

 Если взглянуть  на Интернет с этого уровня, то это уже не просто набор  файлов — это огромный набор  «дисков».

3. Сеансовый уровень. Давайте представим себе компьютер с тремя жесткими дисками. У компьютера есть три владельца. Каждый настроил операционную систему так, чтобы полностью использовать «свой» диск, а для других пользователей сделал его скрытым. Свою работу они начинают с регистрации — вводят имя и пароль при включении компьютера.

  Если спросить одного из них, сколько в ее компьютере жестких дисков, то он ответит, что только один, и будет прав — в своем персональном сеансе работы с компьютером он никогда не видел никаких иных дисков. Того же мнения будут придерживаться и двое других. Такой же взгляд на Интернет открывается с высоты сеансного уровня.

  Подключение к Интернету и наличие необходимых клиентских программ еще не означает, что нас в Интернете ждут. То есть, связаться с приятелем, конечно, можно, но со штаб-квартирой ЦРУ нас не соединят. Надо либо иметь соответствующие права, либо знать заветное слово. А если нет ни того, ни другого, то и некоторых секторов Интернета в наших сеансах не будет.

4. Транспортный уровень. Предположим, что заветное слово у нас имеется, и мы можем отправить запрос на получение файла с игрой (картинкой, статьей, музыкой). А как этот запрос должен кодироваться? Это зависит от сети. Внутри университетской сети действуют одни правила, вне ее — другие.

  Эти правила называют протоколами. Интернет — он потому и считается всемирной сетью, что на всем ее пространстве действует один единый транспортный протокол —TCP. На тех компьютерах, через которые к Интернету подключены малые локальные сети, работают шлюзы. Шлюзовые программы преобразуют потоки данных из формата, принятого в локальных сетях или на автономных компьютерах, в единый формат, принятый в Интернете.

  Таким образом, если взглянуть на Интернет на этом уровне, то можно сказать, что это глобальная компьютерная сеть, в которой происходит передача данных с помощью протокола TCP.

5. Сетевой уровень. А что, если соединить между собой пару компьютеров и пересылать между ними данные, нарезанные на пакеты по протоколу TCP? Это тоже будет Интернет?

 Нет, это  будет не Интернет, а интранет  — разновидность локальной сети.

 Такие сети  существуют — их называют корпоративными. Они популярны тем, что все  пользовательские программы, разработанные  для Интернета, можно использовать  и в интранете. Не правда  ли, удобно работать с компьютером,  установленным в соседней комнате,  теми же средствами, которыми  мы работаем с компьютерами, находящимися  в Америке?

 Интернет  отличается от локальных сетей  не только единым транспортным  протоколом, но и единой системой  адресации. Подведем итог. Если  взглянуть на Интернет с пятого  уровня, то можно сказать, что  Интернет — это всемирное объединение  множества компьютеров, каждый  из которых имеет уникальный IP- адрес.

6. Уровень соединения. Дело подходит к тому, чтобы физически передать сигналы с одного компьютера на другой, например с помощью модема. На этом уровне цифровые данные из пакетов, созданных ранее, накладываются на физические сигналы, генерируемые модемом, и изменяют их (принято говорить модулируют). Как и все операции в компьютере, эта операция происходит под управлением программ. В данном случае работают программы, установленные вместе с драйвером модема. При взгляде с шестого уровня Интернет — это совокупность компьютерных сетей или автономных компьютеров, объединенных всевозможными (любыми) средствами связи.

7. Физический уровень. При взгляде с самого «низкого» уровня Интернет представляется как всемирная паутина проводов и прочих каналов связи.

  Сигнал от одного модема (или иного аналогичного устройства) отправляется в путь по каналу связи к другому устройству. Физически этот сигнал может быть пучком света, потоком радиоволн, пакетом звуковых импульсов и т. п. На физическом уровне можно забыть о данных, которыми этот сигнал промодулирован. Люди, которые занимаются Интернетом на этом уровне, могут ничего не понимать в компьютерах.

     В 1990-е годы Интернет объединил в  себе большинство существовавших тогда  сетей (хотя некоторые, как Фидонет, остались обособленными). Объединение  выглядело привлекательным благодаря  отсутствию единого руководства, а  также благодаря открытости технических  стандартов Интернета, что делало сети независимыми от бизнеса и конкретных компаний. К 1997 году в Интернете насчитывалось  уже около 10 млн. компьютеров, было зарегистрировано более 1 млн. доменных имён. Интернет стал очень популярным средством для обмена информацией.

     В настоящее время подключиться к  Интернету можно через спутники связи, радиоканалы, кабельное телевидение, телефон, сотовую связь, специальные оптико-волоконные линии или электропровода. Всемирная сеть стала неотъемлемой частью жизни в развитых и развивающихся странах[1].

     В течение пяти лет Интернет достиг аудитории свыше 50 миллионов пользователей. Другим средствам массовой информации требовалось гораздо больше времени  для достижения такой популярности: