Организация межсоединений в сети Интернет

Основное, что отличает Интернет от других сетей, — это ее протоколы TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol).

Несмотря на то, что в сети Интернет используется большое число других протоколов, ее часто называют TCP/IP-сетью, так как эти два протокола, безусловно, являются важнейшими.

В Интернете существует семь уровней взаимодействия между компьютерами: физический, логический (канальный), сетевой, транспортный, сеансов связи, представительский и прикладной. Каждому уровню взаимодействия соответствует свой набор протоколов, или правил взаимодействия.

1. Протоколы физического уровня определяют вид и характеристики линий связи между компьютерами. В Интернете используются практически все известные в настоящее время способы связи — от простого провода до волоконно-оптических линий связи.

2. Для каждого типа линий связи разработан соответствующий протокол логического уровня, реализующий управление и передачу информации по каналу (форматирование блока данных, контроль ошибок, адресация и другие функции, необходимые для точной передачи данных между соседними системами). К протоколам логического уровня для телефонных линий относятся протоколы SLIP (Serial Line Interface Protocol) и PPP (Point to Point Protocol).

3. Протоколы сетевого уровня — IP и ARP (Address Resolution Protocol) — отвечают за передачу данных между устройствами в разных сетях, т.е. обеспечивают маршрутизацию пакетов в сети.

4. Протоколы транспортного уровня — TCP и UDP (User Datagram Protocol) — управляют передачей данных из одной программы в другую.

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

6. Протоколы представительского уровня обеспечивают обслуживание прикладных программ, запускаемых для предоставления различных услуг абонентам. К таким программам, например, относятся: telnet-сервер, FTP (File Transfer Protocol)-сервер, Gopher-cepsep, NFS-сервер, NNTP (Net News Transfer Protocol), SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) и др. Этот уровень определяет способ представления информации для обмена между прикладными программами и имеет дело лишь с синтаксисом данных.

7. Протоколы прикладного уровня отвечают за предоставление сетевых информационных услуг и используются непосредственно пользователем прикладных программ. На этом уровне реализуются функции, отвечающие потребностям пользователя. Расширение функциональных возможностей сети путем добавления уровня за уровнем приводит к созданию дружественного и полезного инструментария.

Наиболее полной в настоящее время считается модель открытой системы межсоединений — OSI (Open System Interconnection). Она описывает систему взаимодействий в процессах обмена сообщениями и данными между узлами сетей. Модель основана на декомпозиции среды на семь вышерассмот-ренных уровней, взаимодействие между которыми описывается соответствующими стандартами, что обеспечивает практически полную прозрачность взаимодействия через эти уровни вне зависимости от того, каким образом построен любой из уровней в каждой конкретной реализации.

Межсетевой протокол (IP)

С помощью линий связи обеспечивается доставка данных из одного пункта в другой. Интернет может доставлять данные во многие точки мира.

Различные участки Интернета связываются с помощью системы компьютеров (называемых маршрутизаторами), соединяющих между собой сети.

Если проводить аналогию между Интернетом и почтой, рассматривая доставку данных в нужную точку, то линии связи и сети будут эквивалентны средствам доставки почты (поезд, автомобиль, самолет и т.п.), а маршрутизаторы будут играть роль почтовых отделений (там решается, куда направлять конверты с почтой).

Правила, называемые протоколами, регламентируют порядок работы Интернета. Межсетевой протокол (IP) отвечает за адресацию, т.е. гарантирует, что маршрутизатор знает, что делать с вашими данными, когда они поступят. Следуя аналогии с почтовым ведомством, можно сказать, что межсетевой протокол выполняет функции конверта с адресом.

Адресная информация приводится в начале любого сообщения. Она дает сети достаточно сведений для доставки пакета данных.

Начало адреса содержит информацию для маршрутизаторов о том, к какой сети относится ваш компьютер. Правая часть адреса служит для того, чтобы сообщить сети, какой компьютер должен получить этот пакет. Интернет выполнит свою задачу, когда маршрутизаторы направят данные в соответствующую сеть, а эта локальная сеть — в соответствующий компьютер.

По целому ряду технических причин (в основном это аппаратные ограничения) информация, посылаемая по IP-сетям, разбивается на порции, называемые пакетами. В одном пакете обычно посылается до 1500 символов информации. Это не дает возможности одному пользователю монополизировать сеть, однако позволяет каждому из них рассчитывать на своевременное обслуживание. Это также означает, что в случае перегрузки сети качество ее работы несколько ухудшается для всех пользователей. Поскольку данные помещаются в «IP-конверт», сеть имеет всю информацию, необходимую для перемещения этого пакета в пункт назначения. Здесь возникает сразу несколько проблем:

• в большинстве случаев объем пересылаемой информации превышает 1500 символов;

• может произойти ошибка, так как сети иногда теряют пакеты или повреждают их при передаче;

• последовательность доставки пакетов может быть нарушена, т.е. отосланные по одному адресу одно за другим два письма не придут в порядке их отправления.