Internet и телекоммуникационные услуги: Обзорная лекция

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РФ ВОСТОЧНО-СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Бурятский Региональный Центр Федерации Интернет-Образования

Обзорная лекция «Internet и телекоммуникационные услуги»

Составитель: Сластин В.С.

Улан-Удэ, 2001

Содержание Введение ............................................................................................................................................... 3 Виды телекоммуникационных услуг................................................................................................. 3 Преимущества и недостатки средств связи. ..................................................................................... 3 Сеть Internet, как одна из самых мощных и популярных видов телекоммуникационных услуг.4 История сети Internet. .......................................................................................................................... 5 Из чего состоит Internet? ..................................................................................................................... 7 Что такое локальная сеть? .................................................................................................................. 8 Виды сервиса сети Internet.................................................................................................................. 8 Кто управляет Internet? ..................................................................................................................... 12

2

Введение В конце XX века и в начале XXI века во всем мире наблюдается настоящий телекоммуникационный бум. Наряду с такими традиционными информационными услугами, как радио, телевидение, телефонная и телеграфная связь, появились и новые виды, как: факсимильная и сотовая (мобильная) связь. С

мощным развитием и использованием

персональных компьютеров появились электронная почта, Всемирная паутина и другие виды информационного сервиса глобальной сети Internet. При этом используются различные виды коммуникации и связи. Уникальным примером разнообразия видов коммуникации является наша Республика Бурятия в виду своего сложного и неоднородного рельефа местности.

Виды телекоммуникационных услуг Кроме известных нам проводных коммутируемых

линий связи

у нас в Бурятии

применяются: •

проводные, выделенные некоммутируемые линии (телефон, телеграф, кабельное телевидение, факс, Intranet, Internet);

•

оптоволоконные линии связи (телефон, телеграф, факс, кабельное телевидение, Intranet, Internet);

•

радио-мосты с использованием высокочастотных диапазонов (телефон, телеграф, факс, радиосвязь телевидение, Intranet, Internet);

•

радиорелейные линии связи (телефон, телеграф, факс, радиосвязь, телевидение, Intranet, Internet);

•

спутниковый или космический канал связи (телефон, телеграф, факс, радиосвязь, телевидение, Intranet, Internet). Все эти каналы связи коммутируются между собой различной современной (и не очень

современной) аппаратурой, с применением микропроцессорной техники и компьютеров.

Преимущества и недостатки средств связи Проводные выделенные и коммутируемые линии связи Преимущества простота и наглядность при коммутации

Недостатки большие экономические затраты в связи с применением цветного металла; большие экономические затраты в связи с прокладкой кабеля или воздушных линий (расстояние, земляные работы и т.п.); низкая частота электрического сигнала, большие помехи сигнала отсюда и ограничение в применении. 3

Оптоволоконные линии связи Преимущества

Недостатки

простота и наглядность при коммутации; большие экономические затраты оптический информационный источник можно для небольших предприятий и прокладывать в любой среде: водопроводных, газовых и хозяйств, при прокладке кабеля других трубах, на линиях электропередачи и т.п.; отсутствие высокочастотных помех, высокая скорость передачи сигнала; относительная дешевизна кабеля при его изготовлении, т.к. расход цветных металлов незначителен; Радиосвязь и радиорелейные линии Преимущества Недостатки достаточно высокая скорость передачи информации; высокая стоимость аппаратуры отсутствие зависимости от рельефа местности Космическая или спутниковая связь Преимущества Недостатки большая скорость передачи информации; большой объем передаваемой информации; не зависит от рельефа местности и расстояния.

большие экономические затраты на оборудование

Сеть Internet, как одна из самых мощных и популярных видов телекоммуникационных услуг Internet - глобальная компьютерная сеть, охватывающая весь мир. Сегодня Internet имеет около 15 миллионов абонентов более чем в 150 странах мира. Ежемесячно размер сети увеличивается на (7-10)%. Internet образует как бы ядро, обеспечивающее связь различных информационных сетей, принадлежащих различным учреждениям во всем мире. Если ранее сеть использовалась исключительно в качестве среды передачи файлов и сообщений электронной почты, то сегодня решаются более сложные задачи распределенного доступа к ресурсам. Около трёх лет назад были созданы оболочки, поддерживающие функции сетевого поиска и доступа к распределенным информационным ресурсам, электронным архивам. Internet, служившая когда-то исключительно исследовательским и учебным группам, чьи интересы простирались вплоть до доступа к суперкомпьютерам, становится все более популярной в деловом мире. Специалистов привлекают быстрота, дешевая глобальная связь, удобство для проведения совместных работ, доступные программы, уникальная база данных сети Internet. Они рассматривают глобальную сеть как дополнение к своим собственным локальным сетям. При низкой стоимости услуг (часто это только фиксированная ежемесячная плата за используемые линии или телефон) пользователи могут получить доступ к коммерческим и 4

некоммерческим информационным службам США, Канады, Австралии и многих европейских стран. В архивах свободного доступа сети Internet можно найти информацию практически по всем сферам человеческой деятельности, начиная с новых научных открытий до прогноза погоды на завтра. Кроме того, Internet предоставляет уникальные возможности дешевой, надежной и конфиденциальной глобальной связи по всему миру. Это оказывается очень удобным для фирм, имеющих свои филиалы по всему миру, транснациональных корпораций и структур управления. Обычно, использование инфраструктуры Internet для международной связи обходится значительно дешевле прямой компьютерной связи через спутниковый канал или через телефон. Электронная почта - самая распространенная услуга сети Internet. В настоящее время свой адрес

электронной почты имеют приблизительно 20 миллионов человек. Посылка

письма по электронной почте обходится значительно дешевле посылки обычного письма. Кроме того, сообщение, посланное по электронной почте, дойдет до адресата за несколько часов, в то время как обычное письмо может добираться до адресата несколько дней, а то и недель. В настоящее время Internet испытывает период подъема, во многом благодаря активной поддержке со стороны правительств европейских стран и США. Ежегодно в США выделяется около 1-2 миллиардов долларов на создание новой сетевой инфраструктуры. Исследования в области сетевых коммуникаций финансируются также правительствами Великобритании, Швеции, Финляндии, Германии, а сейчас и России. Однако, государственное финансирование – это лишь небольшая часть поступающих средств, т.к. все более заметной становится "коммерциализация" сети (ожидается, что 80-90% средств будет поступать из частного сектора).

История сети Internet В 1961 году Defence Advanced Research Agency (DARPA) по заданию министерства обороны США приступило к проекту по созданию экспериментальной сети передачи пакетов. Эта сеть, названная ARPANET, предназначалась первоначально для изучения методов обеспечения надежной связи между компьютерами различных типов. Многие методы передачи данных через модемы были разработаны в ARPANET. Тогда же были разработаны и протоколы передачи данных в сети - TCP/IP. TCP/IP - это множество коммуникационных протоколов, которые определяют, как компьютеры различных типов могут общаться между собой. Эксперимент с ARPANET был настолько успешен, что многие организации захотели войти в нее, с целью использования сети для ежедневной передачи данных. И в 1975 году 5

ARPANET превратилась из экспериментальной сети в рабочую сеть. Ответственность за администрирование сети взяло на себя Defence Communication Agency (DCA), в настоящее время называемое Defence Information Systems Agency (DISA). Но развитие ARPANET на этом не остановилось. Протоколы TCP/IP продолжали развиваться и совершенствоваться. В 1983 году вышел первый стандарт для протоколов TCP/IP, вошедший в Military Standards (MIL STD), т.е. в военные стандарты, и все, кто работал в сети, обязаны были перейти к этим новым протоколам. Для облегчения этого перехода DARPA обратилась с предложением к руководителям фирмы Berkley Software Design внедрить протоколы TCP/IP в Berkley (BSD) UNIX. С этого и начался союз UNIX и TCP/IP. Спустя некоторое время TCP/IP был адаптирован в обычный, то есть в общедоступный стандарт, и термин Internet вошел во всеобщее употребление. В 1983 году из ARPANET выделилась MILNET, которая стала относиться к Defence Data Network (DDN) министерства обороны США. Термин Internet стал использоваться для обозначения единой сети: MILNET плюс ARPANET. И хотя в 1991 году ARPANET прекратила свое существование, сеть Internet существует, ее размеры намного превышают первоначальные, так как она объединила множество сетей во всем мире. Рисунок 1 иллюстрирует рост числа хостов, подключенных к сети Internet с 4 компьютеров в 1969 году до 3,2 миллионов в 1994. Хостом в сети Internet называются компьютеры, работающие в многозадачной операционной системе (Unix, VMS), поддерживающие протоколы TCP/IP и предоставляющие пользователям какие-либо сетевые услуги.

3500000 3000000 2500000 2000000 1500000 1000000 500000 0 69

81

84

85

86

87

88

89

90

91

92

93

Рис 1. Рост числа хостов, подключенных к сети Internet.

6

94

Из чего состоит Internet? Это довольно сложный вопрос, ответ на который всё время меняется. Пять лет назад ответ был прост: Internet – это все сети, которые, взаимодействуя с помощью протокола IP, образуют «бесшовную» сеть для своих коллективных пользователей. Сюда относятся различные федеральные сети, совокупность региональных сетей, университетские сети и некоторые зарубежные сети. В последнее время появилась заинтересованность в подсоединении к Internet сетей, которые не используют протокол IP. Для того чтобы предоставлять клиентам этих сетей услуги Internet, были разработаны методы подключения «чужих» сетей (например, BITNET, DECnets

и

других)

к

Internet.

Сначала

эти

подключения,

названные

шлюзами,

предназначались просто для пересылки электронной почты между двумя сетями, но некоторые из них выросли до возможности обеспечения и других услуг на межсетевой основе. Являются ли они частью Internet? И да и нет – всё зависит от того, хотят ли они того сами. В настоящее время в сети Internet используются практически все известные линии связи от низкоскоростных телефонных линий до высокоскоростных цифровых спутниковых каналов. Операционные системы, используемые в сети Internet, также отличаются разнообразием. Большинство компьютеров сети Internet работают под ОС Unix. Широко представлены также специальные маршрутизаторы сети типа NetBlazer или Cisco, чья ОС напоминает ОС Unix. Фактически

Internet

состоит

из

множества

локальных

и

глобальных

сетей,

принадлежащих различным компаниям и предприятиям, связанных между собой различными линиями связи. Internet можно представить себе в виде мозаики сложенной из небольших сетей разной величины, которые активно взаимодействуют одна с другой, пересылая файлы, сообщения и т.п.

Рис. 2. Классификация сетей.

7

Что такое локальная сеть? Основными характеристиками локальной сети являются: • Разделение ресурсов локальной сети - обеспечивает коллективное использование (разделение между несколькими пользователями) различных периферийных устройств: лазерных принтеров, графопостроителей и т.п. • Разделение данных локальной сети - обеспечивает коллективное использование общих баз данных. • Разделение программных средств локальной сети - обеспечивает коллективное использование общих программ. • Электронная почта локальной сети - обеспечивает обмен информацией между абонентами (пользователями) сети. Существует большое разнообразие локальных сетей, которые отличаются: • способом организации (одноранговые и с центральным управлением) ; •

наличием проводных соединений и беспроводные;

•

топологией: (звезда, шина, кольцо;

•

технологий: Ethernet Token Ring, Arcnet.

В популярном объяснении локальная сеть представляет собой соединение нескольких компьютеров при помощи специальных устройств (сетевых плат) специальным проводом или кабелем и использование программ для работы сети. В сети может быть выделен специальный компьютер для управления ресурсами сети, называемый сервером. Для удаленного доступа к сети (к любой) отдельного компьютера или другой локальной сети используются различные виды каналов связи через специальные устройства – модемы. На рис.3 показана примерная структура сети предприятия, информационные потоки.

Рис.3 Структура информационной вычислительной сети предприятия.

Виды сервиса сети Internet Важнейшей частью любой сети являются виды сервиса или приложения, которые она может предложить пользователю. Точно также и сеть INTERNET тесно связана с различными видами сервиса. Наиболее известными из них является World Wide Web (сокращенно WWW или просто Web), но есть и другие, созданные ранее. Это электронная почта (E-mail), списки 8

рассылки, система телеконференций, Telnet, FTP, Archie, Gopher, WAIS. Вкратце рассмотрим их. Электронная почта - один из широко используемых видов сервиса. Электронные сообщения легко посылать и читать, на них легко отвечать, ими легко управлять. Электронная почта оперативна и удобна. На электронной почте основан один из популярных сервисов INTERNET - списки рассылки, позволяющие вести дискуссию группе пользователей с общими интересами. В том случае, когда кто-нибудь желает представить сообщение для обсуждения, он просто рассылает его остальным пользователям соответствующего списка. Система телеконференций появилась как средство общения людей со сходными интересами. Этот вид сервиса напоминает списки рассылки, но при этом

сообщения не

отправляются всем подписчикам данной телеконференции, а помещаются на специальные компьютеры, называемые серверами телеконференций или news-серверами. После этого подписчики телеконференции могут прочитать поступившее сообщение и, при желании, ответить на него. По большому счету, телеконференция похожа на доску объявлений, куда каждый может повесить свое объявление и прочитать объявления, помещенные другими. Для упрощения работы все телеконференции делятся по темам. Telnet - это протокол, позволяющий использовать вычислительные ресурсы удаленного компьютера. Кроме того, так обычно называется программа, позволяющая получить доступ к ресурсам удаленного компьютера по этому протоколу. Зачастую эти понятия объединяются в одно: когда идет речь о Telnet, имеется в виду программа telnet, работающая по протоколу TELNET. Сервис FTP (File Transfer Protocol, Протокол передачи файлов) используется для доступа к файловым архивам

INTERNET. Он позволяет установить с использованием

программы ftp-сервиса соединение с одним из компьютеров в INTERNET, просмотреть файлы, доступные на нем, и скопировать необходимые файлы. Во всем мире существует огромное количество FTP-серверов, среди которых порой бывает очень трудно найти тот, на котором хранятся необходимые вам файлы. Поисковая система

ARCHIE

была

одной

из

первых

информационно-поисковых

систем,

ориентированных на использование в Internet. Она была разработана специально для поиска файлов на FTP-серверах. Принцип действия системы достаточно прост: Archie-сервер опрашивает известные ему FTP-серверы и создает на основе полученных данных индексированную базу данных, в которой сохраняется информация о том, какие файлы можно найти на опрошенных FTP-серверах. При получении запроса от пользователя системы Archie поиск производится именно в этой базе данных. Основным ограничением системы Archie является необходимость знать по крайней мере часть имени файла для его поиска. 9

GOPHER - еще одна информационная система Internet. Gopher обеспечивает интерактивный интерфейс поиска информации на серверах, основанный на системе меню, что позволяет обойтись без знания команд операционной системы для перемещения между каталогами, просмотра их содержания и копирования файлов. По своим функциональным возможностям Gopher-серверы сравнимы с FTP-серверами, но первые наряду с возможностью показа содержимого каталогов и передачи файлов предоставляют дополнительный сетевой сервис. При работе с системой показ содержимого файлов и передача их по сети требуют лишь выбора нужного пункта из системы меню. Возможность использования содержательных наименований пунктов меню делает

Gopher гораздо более удобным средством поиска

файлов, чем работа с обычным FTP-сервером. Система WAIS (Wide Area Information Server, Глобальный информационный сервер) представляет собой средство для поиска документов, в которых присутствуют заданные ключевые слова. WAIS работает с базами данных, содержащими индексные ссылки на ключевые слова, и возвращает адреса, по которым в сети можно найти интересующие вас документы. Сервис World Wide Web (World Wide Web - в переводе Всемирная паутина) является в настоящий момент одним из самых популярных и богатых по возможностям в мире Internet. Система WWW подобно огромной паутине охватывает практически все области знаний. Еще одна возможность, которая выгодно отличает WWW от других видов сервиса, состоит в том, что через эту систему можно получить доступ практически ко всем остальным видам сервиса Internet: FTP, Gopher, Telnet, Archie, WAIS. WWW

-

распределенная информационная система мультимедиа, основанная на

гипертексте. Рассмотрим, что скрывается за этими терминами. Распределенная информационная система: информация хранится на огромном множестве компьютерных систем - серверов (servers)

с

соответствующим

программным

обеспечением,

объединенных

в

сеть.

Пользователи, имеющие доступ к сети, могут получить эту информацию, также используя специальное программное обеспечение, или программы просмотра WWW-документов (WWW-browsers). Мультимедиа: информация включает в себя текст, графику, видео и звук. Гипертекст: информация представлена в виде документов, которые могут содержать ссылки на другие документы, хранящиеся как на том же самом, так и на другом сервере. Гиперссылкой в документе может быть все, что угодно: например, это могут быть участки текста, картинки и даже определенные части картинок. Как правило,

участок текста, который

является

гиперссылкой, выделяется подчеркиванием, а также цветовым выделением. Используя 10

ссылки, называемые также гиперсвязями, пользователь программы просмотра может автоматически связаться с соответствующим источником информации в сети и запросить документ, на которой сделана ссылка. В большинстве программ просмотра WWWдокументов выбор гиперсвязей производится при помощи перемещения указателя мыши к выделенному участку и щелчка левой клавиши мыши. При этом курсор мыши меняет вид: вместо стрелки появляется изображение руки с поднятым указательным пальцем. Архитектура WWW, как и архитектура многих других видов сервиса Internet, построена по принципу клиент-сервер. Основной задачей программы-сервера является организация доступа к информации, хранящейся в компьютере, на котором эта программа запущена. Программа просмотра (клиент) посылает по компьютерной сети запрос серверу, хранящему файл с необходимым документом. Сервер, получив запрос, посылает клиенту этот файл или сообщение об отказе, если требуемый документ по тем или иным причинам недоступен. Взаимодействие клиент-сервер происходит по определенным правилам, или, как говорят иначе, протоколу. Протокол, принятый в WWW, называется Hyper Text Transport (Тransfer) Protocol - Протокол передачи гипертекста, или сокращенно HTTP. Если Вы посылаете письменный запрос в какую-либо организацию с просьбой выслать вам некоторый документ, то, как минимум, Вам необходимо знать ее адрес и название требуемого документа. Аналогичным образом, чтобы получить какой-либо документ в WWW, необходимо знать адрес сервера, имя директории и файла с этим документом. Подобная комбинация протокола, адреса сервера, директории и файла получила название Uniform Resource Locator, или сокращенно URL. URL-адрес имеет следующий формат: протокол:// адрес_сервера:номер_порта/имя_директории/имя_файла Рассмотрим на конкретном примере: http://www.vsgtu.eastsib:80/ На первом месте в URL-адресе стоит название протокола, используемого для доступа к соответствующему ресурсу. Первый элемент всегда отделяется от последующих двоеточием. Ниже приведены примеры протоколов: ƒ

http – используется для ресурсов, расположенных на WWW-серверах;

ƒ

file - используется для доступа к файлам, расположенных на вашем жестком диске;

ƒ

ftp - используется для доступа к файловым архивам Internet;

ƒ

mailto - используется для адресов электронной почты. Далее идет адрес сервера, зарегистрированный в DNS (Domain Name Servise).

Он

состоит из нескольких частей - так называемых поддоменов. Поддомены, представляющие собой сочетания букв и цифр, разделяются точками. 11

Очень часто Web-адреса включают в себя названия организаций или имена лиц, которым они принадлежат. В приведенном выше примере URL принадлежит серверу WWW Восточно-Сибирского технологического университета: www.vsgtu.eastsib.ru 4

3

2

1

1. ru - домен верхнего уровня. Он обозначает либо код страны, например: ru – Россия; ua – Украина; uk – Великобритания; ge – Германия, либо код сети: com – коммерческих организаций, edu

-

код сети высших учебных заведений США, gov – код

правительственной сети. 2. Eastsib - поддомен второго уровня. Имена поддоменов второго уровня утверждаются в соответствии с правилами, выработанными доменами верхнего уровня. В данном примере eastsib обозначает Восточная Сибирь. 3. Vsgtu

- поддомен третьего уровня. Имена поддоменов третьего уровня утверждаются в

соответствии с правилами, выработанными доменами второго уровня. В данном случае vsgtu - ВСГТУ. 4. www – поддомен четвертого младшего уровня. В нашем примере поддомен назван www, потому что установлен сервер WWW. Номер порта

отделяется от адреса двоеточием. Он представляет собой целое

положительное число. Образно говоря, порт – это дверь, через которую можно зайти в сервер. Сервер может иметь несколько доступных портов. Если номер порта сервера WWW равен 80, то URL его можно не указывать. Имя директории – это место документа в справочнике Web-сервера. Имя файла

- имя Html - файла, содержащего Web- документ.

Кто управляет Internet? В целом в Internet нет единственной авторитарной управляющей фигуры. Направление развития Internet в основном определяет «Общество Internet», или ISOC (Internet Society). ISOC – это организация на общественных началах, целью которой является содействие глобальному информационному обмену через Internet. Она назначает совет старейшин, который отвечает за техническое руководство и ориентацию Internet. Совет старейшин IAB (Internet Architecture Board или «Совет по архитектуре Internet») представляет собой группу приглашённых лиц, которые добровольно изъявили принять участие в его работе. IAB регулярно собирается, чтобы утверждать стандарты и распределять ресурсы (например, адреса). Internet работает благодаря наличию стандартных способов взаимодействия компьютеров и прикладных программ друг с другом. Наличие таких 12

стандартов позволяет без проблем связывать между собой компьютеры производства разных фирм. IAB несёт ответственность за эти стандарты, решает, нужен ли тот или иной стандарт и каким он должен быть. Если возникает необходимость в каком-нибудь стандарте, IAB рассматривает проблему, принимает этот стандарт и объявляет об этом по сети. Кроме того, IAB следит за разного рода номерами, которые должны оставаться уникальными. Например, каждый компьютер Internet имеет свой уникальный 32-разрядный адрес; такого адреса больше ни у одного компьютера нет. Как присваивается этот адрес, решает IAB. Сам этот орган присвоением адресов не занимается, он устанавливает правила присвоения адресов. Относительно того, как должна функционировать сеть, пользователи Internet выражают свои мнения на заседаниях инженерной комиссии IETF (Internet Engineering Task Force). IETF – ещё один общественный орган; он собирается регулярно для обсуждения текущих технических и организационных проблем Internet. Если возникает достаточно важная проблема, IETF формирует рабочую группу для дальнейшего её изучения. Посещать заседания IETF и входить в состав рабочих групп может любой; важно, чтобы он работал. Рабочие группы выполняют много различных функций – от выпуска документации и принятия решений о том, как сети должны взаимодействовать между собой в специфических ситуациях, до изменения значений битов в определённом стандарте. Рабочая группа обычно составляет доклад. Это может быть либо предоставляемая всем желающим документация с рекомендациями,

которым

следовать

не

обязательно,

направляется в IAB для принятия в качестве стандарта.

13

либо

предложение,

которое