Загальні відомості про Інтернет
«Інтернет» (Internet) - це глобальне співтовариство світових ІТТ, які використовують для інформаційного обміну сімейство протоколів TCP \ IP.
Дослівно термін «Internet» означає «між мереж». Це відображає основну функцію Internet - об'єднання не тільки окремих ЕОМ (хост-машин), а й забезпечення зв'язку між різними мережами в глобальному масштабі. Це об'єднання дає можливість обміну інформацією між усіма ЕОМ, що входять в мережі, підключені до Internet. При цьому не важливо, в якій операційній системі працюють хост-машини (Windows, UNIX і т.п.).
Історія створення мережі Інтернет
Характеристика мережі ARPANET
L пакета (max) = 1008 біт;
50% пакетів є службовими - команди і відповіді;
L (середнє) пакета = 218 біт;
Підвищення достовірності - механізм квітірованія і тайм-аутів (близько 250 мс), РІС;
Надійність: в середньому 1 помилка на 12880 переданих пакетів;
Кгот = 0,9836;
Маршрутизація - таблична, через кожні 640 мс кожен вузол формує маршрутні повідомлення, що направляються всім суміжним вузлам, з інформацією про затримки;
На підставі цих даних вузли вибирають напрямки передачі, які відповідають min затримки.
поява Інтернет
Зараз Internet становлять понад 20 тис. Окремих мереж, пов'язуючи більше 2 млн. Вузлових комп'ютерів в 150 країнах світу. Більше 350 млн. Користувачів регулярно використовують ресурси Internet.
Сама мережа Internet не має власника, однак вона з'єднує безліч мереж ЕОМ, які мають своїх власників. Багато з таких мереж ЕОМ (або окремі хост-ЕОМ) надають на комерційній основі різну інформацію, корисну в багатьох сферах життєдіяльності людини. Ця інформація накопичується в інформаційних банках національних мереж, а доступ забезпечується засобами Internet, що, власне, і забезпечує всесвітню популярність Internet.
Стек протоколів TCP / IP
TCP / IP - збірна назва для набору (стека) мережевих протоколів різних рівнів, використовуваних в Інтернет.
Стек протоколів TCP / IP ділиться на 4 рівні:
- прикладний
- транспортний
- міжмережевий
- Фізичний і канальний
Приклад стека протоколів TCP / IP
До аким чином ми потрапляємо зі свого комп'ютера на віддалений сервер?
Схема проходження пакетів з локальної мережі до сервера
Локальних мереж занадто багато, тому реально об'єднують автономні системи.
Автономна система (AS - autonomous system) - мережа, яка перебуває під одним адміністративним контролем, це може бути кілька комп'ютерів або велика мережа.
Схема об'єднання окремих мереж в загальну складову мережу
Порівняльна оцінка мережевих архітектур ISO і TCP / IP
Г лавная напрямком розвитку сучасних інформаційно-обчислювальних мереж (ІТТ) є їх глобалізація і об'єднання (інтеграція). Це призводить до розширення ІТТ, спільному використанню програмного забезпечення (ПО), об'єднання різних мереж і т.п.
У реальних мережах використовується безліч мережевих архітектур, таких як TCP / IP, IPX / SPX, XNS XEROX, Apple Talk, SNA, Banyan VINES, ISO, 3COM, DECnet і ряд інших.
однак, найбільшого поширення набули два підходи - архітектура TCP / IP американського науково-дослідного центру DARPA і архітектура мережі на базі стандарту ISO. Принципові відмінності цих архітектур випливають з обліку якості використовуваних каналів зв'язку. Так, архітектура TCP / IP орієнтована на застосування досить хороших каналів зв'язку з низьким коефіцієнтом помилок (порядку 10-5), в той час як архітектура ISO допускає використання каналів з ймовірністю помилки близько 10 ^ (- 3).
Так як основне завдання ІТТ загального користування складається в організації взаємодії різнорідних користувачів на значних територіях, то головними вимогами до мережевої архітектури є:
М ожно виділити наступні істотні відмінності даних архітектур:
Архітектура ISO передбачає жорсткий набір протоколів на всіх рівнях моделі, коли на кожному рівні між взаємодіючими об'єктами спочатку встановлюється логічний зв'язок, а вже потім передаються дані. При цьому зверху до низу зберігається послідовність передачі протокольних одиниць (блоків, фрагментів, пакетів, кадрів) і вживаються спеціальні заходи для збереження цілісності цих порцій даних. У разі втрати або спотворення протокольної одиниці на кожному рівні (крім фізичного) здійснюються перезапроса і повторна передача спотвореної протокольної одиниці.
Архітектура TCP / IP передбачає можливість розгалуження протоколів і навіть додавання нових. За цілісністю даних стежить транспортний рівень (протокол ТСР) або сам користувач (протокол UDP).
Таблиця. "Стек основних протоколів мережевих архітектур ISO і TCP / IP"
Рівні стандарту ISO
Стек протоколів стандарту ISO
Стек протоколів TCP / IP
Відмінності в ідеології побудови мережевих архітектур породжують суттєві відмінності механізму передачі даних на всіх рівнях стандарту ISO за винятком фізичного і канального, де можуть застосовуватися протоколи LAP-B і Х.21, але можуть і інші. Основні відмінності в алгоритмі передачі даних складаються, по-перше, в ідеології захисту від помилок, і, по-друге, в реалізації режиму комутації пакетів (КП).
Розглянемо спочатку методи боротьби з помилками.
Питанням захисту даних від помилок і збоїв приділено багато уваги. Для цього виділяється другий (канальний) рівень. Виявлення помилок виконується за допомогою потужного перешкодостійкого коду типу БЧХ (Рек. V.42) з мінімальним кодовою відстанню d = 5, що дозволяє виявляти будь-яку 4-х кратну помилку. Виправлення помилок виконується за допомогою алгоритмів зі зворотним зв'язком - РІС-ОЖ або (частіше) РОС-НП. Для боротьби зі вставками і випаданнями кадрів використовуються тайм-аут і циклічна нумерація кадрів. На мережевому рівні забезпечуються нумерація пакетів і їх перезапроса. Все це дозволяє використовувати передавальну середу практично будь-якої якості, однак платою за це є високий ступінь вноситься надмірності, тобто падіння реальної швидкості передачі інформації.
В архітектурі TCP / IP перший і другий рівні взагалі не обумовлені, тобто передача може вестися навіть без захисту від помилок. Підвищення вірності покладено на транспортний протокол ТСР. Якщо використовуються хороші канали, наприклад, волоконно-оптичні лінії зв'язку (ВОЛЗ), то на транспортному рівні використовується протокол UDP, де не передбачений захист від помилок. В цьому випадку виявлення і виправлення помилок здійснюються на прикладному рівні спеціальними програмами користувача. Такий підхід стає зрозумілим, тому що архітектура TCP / IP спочатку була реалізована в мережі ARPANET, де використовувалися виділені високошвидкісні канали.
Розглянемо відмінності в способах комутації пакетів, тобто в реалізації 3-го рівня ISO.
Встановлення з'єднання. При віртуальної КП до передачі повідомлення встановлюється логічне з'єднання між взаємодіючими об'єктами транспортного рівня (а можливо і більш високих рівнів ISO). Цей логічний канал запам'ятовується в маршрутних таблицях всіх центрів комутації пакетів (ЦКП), які беруть участь в з'єднанні. Пакети передаються тільки за встановленим логічного каналу, тому порядок їх слідування при цьому не порушується.
При дейтаграмою КП логічного з'єднання не встановлюється, тому пакети одного повідомлення передаються за тими маршрутами, які оптимальні в даний момент, тобто можливо різними маршрутами. Проблема збирання повідомлення з пакетів вирішується на транспортному рівні.
Процедура передачі пакета по мережі. Віртуальний режим КП передбачає виділення спеціальної базової мережі передачі даних (ПД) і передачу пакетів в цій мережі ПД по готовому логічного каналу, створюваному за ініціативою транспортного рівня.
При дейтаграмному режимі кожен пакет передається по різних маршрутах, що дозволяє ефективніше використовувати мережеві ресурси, тому що у великих мережах завантаження каналів змінюється дуже швидко, тому маршрут доставки бажано коригувати частіше. В даному випадку можна побудувати глобальну мережу без виділення окремої базової мережі ПД.
Управління входять потоком повідомлень. При віртуальному режимі КП управління потоком вхідних повідомлень (але не пакетів) можливо лише на вході віртуального каналу, тобто на конкретному центрі комутації пакетів для даного повідомлення.
Дейтаграммний режим КП є більш гнучким і дозволяє управляти входять потоком повідомлень практично з будь-якого ЦКП, що покращує гнучкість управління.
Ефективність використання мережевих ресурсів. У віртуальному режимі КП оптимальний маршрут вибирається тільки в момент встановлення логічного з'єднання, тому при швидкій зміні ситуації на мережі шлях, оптимальний для першого пакету повідомлення, може бути не оптимальним для наступних пакетів одного і того ж повідомлення.
При дейтаграмному режимі корекція маршруту проводиться частіше, що дозволяє більш рівномірно завантажити канали всієї мережі і, в кінцевому рахунку, зменшити час доставки повідомлення.
Сфера застосування архітектури TCP / IP
З фера застосування архітектури TCP / IP визначається їх властивостями, які породжують основні переваги та недоліки використовуваних мережевих архітектур.
Переваги архітектури TCP / IP:- невеликі витрати на реалізацію протоколів взаємодії за рахунок меншого набору необхідних протоколів;
- істотне спрощення процедури маршрутизації, що знижує вартість базової мережі передачі даних за рахунок використання більш простих ЦКП;
- можливість побудови великомасштабної ІТТ з використанням різнотипного обладнання;
- можливість реалізації взаємодії різних мереж із застосуванням простих алгоритмів узгодження.
- можливість реалізації тільки при використанні «хороших» каналів зв'язку (бажано виділених);
- необхідність вирішення проблеми складання пакетів, які можуть надходити на транспортний рівень в довільному порядку;
- можливість втрати повідомлення через несвоєчасну доставку одного з пакетів цього повідомлення;
- ускладнення прикладних програм користувача за рахунок введення процедур контролю та виправлення помилок в отриманих повідомленнях.
При побудові глобальних мереж, коли вирішальним фактором виступає простота узгодження роботи різних національних мереж, що реалізуються, як правило, на різнотипних обладнанні, найбільш ефективним є застосування архітектури TCP / IP, даний висновок підтверджується практикою, тому що в Internet використовують саме архітектуру TCP / IP.А Мережева архітектура ISO ефективна при застосуванні «поганих» каналів зв'язку, необхідності роботи в реальному масштабі часу і однорідній структурі обладнання, причому основним виступає якість каналів зв'язку.