Интернет как иерархия сетей

Компьютер, постоянно подключенный к Интернет и обеспечивающий доступ к сети для других компьютеров, называют узловым (host). В качестве узлового может выступать, как суперкомпьютер, так и персональный компьютер. Каждый узловой компьютер может предоставить доступ к сети для сотен и даже сотен тысяч компьютеров. Компьютеры отдельных организаций, объединённые в ЛВС, могут подключаться к Интернет также через узловой компьютер, называемый в этом случае шлюзом. Шлюз (gateway) – это узловой компьютер, предоставляющий доступ из одной компьютерной сети к ресурсам другой. Как правило, эти сети несовместимы между собой. Шлюз не является синонимом узла. Шлюз преобразует данные так, чтобы получатель (компьютерная сеть) распознал их.

Рост сети идёт путём увеличения числа узловых компьютеров. Каждый узловой компьютер способен поддерживать возможность работы только определённого количества пользователей. Поэтому подключение к сети Интернет идёт через провайдера (Internet Service Provider, ISP). Он является поставщиком услуг Интернета.

Существует целый ряд технологий для доступа в Интернет.

Наиболее простой и распространенный способ — доступ по коммутируемой телефонной линии с помощью модема. Скорость доступа при таком соединении мала — не более 56 Кбит/с. Поскольку полоса пропускания обычной телефонной линии около 3400 кГц, а обычный телефон использует лишь часть низкочастотного диапазона, то была изобретена DSL-технология (Digital Subscriber Line, цифровая абонентская линия), которая позволяет использовать широкую полосу пропускания телефонной линии без ущерба её прямому назначению. Скорость обмена данными по такой линии значительно выше, чем у обычного модема. К настоящему времени появилось несколько разновидностей этой технологии.

Еще один способ доступа — выделенная телефонная линия, соединяющая без коммутации двух абонентов. Подключение этим способом использует ISDN-технологию (Integrated Services Digital Network). При использовании специальных ISDN-адаптеров вместо модема можно достичь скорости передачи до 128 Кбит/с.

Сеть кабельного телевидения — еще один очень распространенный способ доступа в сеть Интернет. Существуют специальные кабельные модемы, которые кодируют и передают данные по кабельной сети без ущерба для телевизионного сигнала. Скорость передачи данных в таких системах зависит числа подключенных к ним абонентов.

Для организации высокоскоростной связи между пользователем и провайдером можно использовать радиоканал. Такая связь требует наличия радиомодема и антенного устройства. На практике направленные антенны обеспечивают дальность связи до 30 км.

В последнее время появились технологии спутникового, доступа в Интернет, а также использование бытовой электрической сети для этих же целей. Технология спутникового доступа требует специального оборудования и является довольно дорогой. Хотя идея передачи информации по проводам электрической сети очень перспективна, существуют большие технические трудности при решении этой проблемы. Сейчас существует и используется технология DPL (Digital Power Line), позволяющая передавать голос и пакеты данных по электрическим сетям со скоростью до 1 Мбит/с.

Всё множество клиентов – потребителей услуг Интернета можно разделить на два больших лагеря: массовые индивидуальные клиенты и корпоративные клиенты. В первом случае местом потребления услуг выступает квартира или частный дом. В большинстве случаев к ним не подведён качественный кабель, например, волоконно-оптический. Поэтому доступ в Интернет чаще всего осуществляется с помощью низкоскоростного модемного соединения по телефонной сети. Модем (модулятор-демодулятор) преобразует сигнал из аналогового в цифровой и наоборот. Но постепенно приобретают популярность новые технологии – технологии цифровых абонентских линий. Корпоративные клиенты – это предприятия и организации. Как правило, их потребности в передаче данных сводятся к стандартному модемному доступу к информационным ресурсам Интернета. Но в последнее время корпоративные пользователи используют расширенный спектр услуг и требуют высокого качества. В этом случае поставщик услуг может пойти на прокладку новой физической линии связи и установку сложных коммуникационных устройств.

Подключение к Интернету домашнего компьютера, как уже упоминалось, происходит с мощью модема. Компьютер пользователя по телефонной линии подключаются к одному из модемов (модемный пул) провайдера – поставщика услуг Интернета. Каждый провайдер имеет свою магистральную линию. Провайдеры имеют точки присутствия POP (Point of Presence), в которых происходит подключение локальных пользователей. POP обычно соединены оптоволоконной линией. Отдельные провайдеры вместе со всеми своими клиентами подключаются к точкам доступа (Network Access Points, NAP) в разных городах, и трафик двумя сетями течет через точки доступа. Аналогично организуется подключение к другим магистральным сетям, в результате чего образуется объединение множества сетей высокого уровня. Это опорная сеть – «хребет» Интернет, объединяющий несколько суперкомпьютеров через высокоскоростные линии связи. Основные потоки информации передаются по опорной сети.

Как уже упоминалось, информация в сети передаётся с помощью особого способа кодировки. Этот способ кодировки называют протоколом. Эти протоколы называют прикладными. Они отвечают за функционирование специализированных служб, например:

· ftp – протокол передачи файлов (file transfer protocol);

· http – протокол передачи гипертекста (hypertext transfer protocol);

· mail – протокол для обмена сообщениями электронной почты;

· nntp – протокол передачи сетевых новостей (network news transfer protocol)

В сети используется взаимодействие компьютеров по типу клиент-сервер, когда компьютер-клиент посылает запрос, который должен быть выполнен или отклонён компьютером-сервером. Обмен информацией осуществляется с помощью определённого протокола и поэтому компьютер-сервер носит имя, соответствующее протоколу: ftp-сервер, почтовый сервер, сервер новостей и т.д. Один из компьютеров, постоянно подключенный к Интернет и обеспечивающий доступ другим компьютерам, как известно, называется узловым. Он одновременно может быть сервером нескольких протоколов.