Каталог :: Программирование и комп-ры

Реферат: Интернет

                  МИРОВАЯ СЕТЬ   INTERNET                  
                                                                          
                                                                          
     

План

Введение

1. Предпосылки к появлению Internet

2. Как появилась сеть Internet 3. Принципы работы Internet Введение Что такое Internet — в общих чертах знает уже каждый. Это нечто, объе­диняющее множество компьютерных сетей. Выступления по Internet глав мно­гих государств постоянно показываются по телевидению. Сейчас все наиболее важные новости впервые появляются на страницах Internet и лишь затем попа­дают на страницы газет и журналов и даже в телевизионные передачи. Об Internet выпущено множество книг. И тем не менее жажда к познанию этого явления очень велика. Да, Internet нельзя рассматри­вать просто как некую локальную сеть, вроде той, что встречается в университе­тах или в крупных фирмах. И вообще Internet это не столько совокупность сетей или современных технических устройств, сколько новое социальное явление. Ибо впервые в истории Человечества всемирная Internet дала возможность сво­бодного обмена любой информацией, без каких либо государственных границ, национальных или религиозных интересов, без какой либо принадлежности ее клиентов к этническому и даже этическому классу. Internet это царство Индивидуализма! Internet в области предоставления информации ликвидирует разницу между большими и малыми городами, миро­выми монополиями и маленькими частными компаниями, между академиками и студентами (и даже школьниками), между белыми, черными, желтыми. Вы можете на весь мир объя­вить о новом научном открытии. Internet вырабатывает новый стиль общения людей, в основе которого ле­жит подлинный плюрализм мнений или, говоря проще, уважение к любому мне­нию, даже если оно коренным образом отлично от вашего. 1. Предпосылки к появлению Internet О сетях вообще Когда говорят о том, что сеть Internet (или по-нашему "Интернет") зароди­лась в самом конце двадцатого века, то в историческом аспекте это не совсем вер­но. Оставим в покое тот давний период, когда наш древний предок homo sapiens рыболов впервые придумал сети (nets), в кои по сей день попадается так и не поум­невшая за многие тысячелетия рыбешка. Не будем пока вспоминать и о таких бла­городных тварях, как пауки, которые еще в доисторические времена умели плести свои сети, с которыми, кстати говоря, частенько сравнивают и сеть Internet. Мы будем говорить о сетях электрических, а не паучьих или рыболовных. Фактически первая такая сеть появилась вскоре после того, как в 1876 году Александэр Белл подарил Человечеству свое гениальное изобретение — теле­фонный аппарат. Следом появился электрический телеграф. С этих пор телефон­ные и телеграфные линии быстро опутали весь земной шар и были даже проложены по дну морей и океанов. Сеть обычных библиотек тоже много дала создателям Internet. Итак, в конце 18-го века родились телефонная и телеграфная сети — сово­купность большого числа проводных линий связи, позволяющих абонентам об­мениваться информацией, находясь вдали друг от друга. Телефонная связь основана на использовании аналоговых (непрерывных) сигналов, передаваемых по проводам, тогда как телеграфная — это типичный пример передачи информа­ции в дискретной (цифровой) форме, при которой любой передаваемый символ кодируется определенным кодом (например, азбукой Морзе). Для передачи циф­ровых кодов обычно используются двоичные коды, при которых сигнал в линии представлен двумя значениями — есть ток в линии или его нет. Потом возникла радиосвязь, в которой для передачи информации были ис­пользованы электромагнитные волны, предсказанные прозорливым Генрихом Герцем и впервые примененные на практике нашим соотечественником Алек­сандром Поповым. Она началась с передачи телеграфных сообщений без прово­дов, но быстро освоила передачу голоса, музыки и изображений (телевидение). Итальянец Маркони много сделал в этой области и заслуженно считается пионе­ром в практическом применении радиоволн. Достоинство радиосвязи в том, что она не требует проводов для передачи информации, поскольку электромагнитные волны со скоростью света распрост­раняются в свободном пространстве и в атмосфере. Однако технические средства радиосвязи намного дороже, чем средства телефонной связи. Для осуществления радиосвязи нужен источник электромагнитных волн (радиопередатчик с антенной) и их приемник (тоже с антенной), причем они должны иметь возмож­ность настраиваться на радиосигналы определенных частот с целью их выделе­ния (селекции) из массы таких сигналов. Постепенно происходит слияние различных видов связи. Так появилась сотовая и пейджинговая связь, охватывающая территории больших и малых го­родов. Венцом развития радиосвязи является спутниковая радиосвязь, способ­ная одновременно охватить огромные пространства Земли и вести передачу в сотнях и тысячах телефонных и телевизионных каналах одновременно. В ее ос­нове лежит передача информации на спутник, парящий над Землей, или систе­му спутников Земли, с последующей трансляцией на определенные (достаточно обширные) области Земли. Уже в наши дни ученые научились передавать информацию светом путем изменения интенсивности светового потока — его модуляции. Для этого были созданы световые волокна, в которых свет передается за счет многократных от­ражений от стенок волокна. Первые световые волокна ослабляли световой сиг­нал в десятки раз на каждый километр волокна. Но у современных световых волокон он ослабевает куда меньше, чем электрический ток, передаваемый по обычным проводам или даже по коаксиальным кабелям (проводам, располо­женным в экране круглого сечения). Благодаря этому получили широкое рас­пространение световолоконные линии связи с огромной скоростью передачи информации, передающие одновременно многие тысячи телефонных разговоров и телевизионных передач. Для соединений сотен, тысяч и затем миллионов абонентов телефонной связи друг с другом были созданы телефонные автоматические станции — АТС. С их возникновения началась эра телекоммуникаций. Роль связи в экономике и в общественной жизни всех стран непрерывно возрастала. Совершенствовалась техника связи, в том числе и бытовая. Наряду с телефонными аппаратами в экс­плуатацию были запущены телеграфные и факсимильные аппараты, вовсю раз­вивалась и смыкалась с мировой телефонией радиосвязь. Мир готовился к созданию глобальных сетей связи самого различного типа — телефонных, ра­диосвязи, спутниковых и компьютерных. О развитии связи Вторая мировая война способствовала резкому росту разработок средств связи. Огромные по своим масштабам военные действия и управление ими тре­бовали применения новых средств связи. Войны и последующие испытания ядерного оружия показали крайне низкую надежность аналоговой электричес­кой связи, к коей принадлежит телефония и обычная радиосвязь. Порою перере­занный в одном месте телефонный провод мог иметь катастрофические последствия для стратегических военных или коммерческих операций. Оказалось, что при ядерном взрыве на большой высоте возникает импульс­ное электромагнитное излучение, способное мгновенно вывести из строя боль­шую часть обычных средств связи в целых регионах и даже странах. А к чему может привести выход из строя современного спутника связи, мы были свидете­лями в 1998 году. Тогда в считанные секунды многие миллионы американцев лишились ставшей для них вполне привычной оперативной связи. Между тем роль средств связи в экономике стран и в их оборонном потен­циале непрерывно росла. Появилась потребность в таких средствах связи, кото­рые были бы живучи даже при выходе из строя большей части их оборудования. Возросший международный обмен делал желательным глобальный характер та­кой системы связи. Запуск первого спутника Земли в СССР обострил далеко не мирное сорев­нование между ним и США. Он же наглядно показал всему миру, что мировое лидерство ныне лежит в сфере новых технологий. На этот вызов США ответили созданием Агентства перспективных научных исследований при министерстве обороны ARPA (Advances Research Projects Agency) и гигантскими капитало­вложениями в такие технологии и прежде всего в космос, в технику связи, ком­пьютерную технику и средства телекоммуникаций. Тем временем ученые многих стран не желали мириться с ограничениями своей деятельности и стремились к международным контактам и обменам. На этом фоне возникли многочисленные проекты глобальных распределенных се­тей связи, которые быстро привели к созданию мировой интернациональной сети Internet. В ней был использован богатейший опыт разработок военных, уни­верситетских и иных сетей национального значения. 2. Как появилась сеть Internet Роль компьютеров в создании сетей связи В основе Internet лежит применение одного из новейших достижений на­уки и техники — цифровых компьютеров, популярно описанных, например в [18,19]. Благодаря успехам микроэлектроники они стали миниатюрными, пер­сональными и даже блокнотными (notebook) и карманными (subnotebook). Но, главное, они оказались идеальным средством для создания миниатюрных циф­ровых систем связи, отличающихся не только высокой точностью и надежно­стью в передаче информации, но и возможностью применения современных средств шифровки и дешифровки ее, а также сжатия (компрессии) и декомпрес­сии информации. Чуть ли не с самого их зарождения компьютеры пытались объединять в се­ти. Первое время это были только специальные локальные сети, объединяющие компьютеры крупных предприятий и учреждений. Для этого были созданы спе­циальные сетевые карты, с помощью которых и тех или иных соединительных линий (кабельных, в виде параллельно расположенных либо скрученных прово­дов и так далее) компьютеры могли обмениваться информацией. На этапе создания локальных сетей компьютеры стали подразделять по их основному назначению. Мощные высокопроизводительные компьютеры, на ос­нове которых делались сети, получили название серверов. Некоторые из них — файловые серверы — специально предназначались для хранения огромных мас­сивов информации в виде файлов — блоков информации, имеющих свое имя и воспринимаемых как нечто целое. А подключаемые к серверам менее мощные компьютеры (чаще всего персональные — ПК) получили название рабочих стан­ций или терминалов. Локальные сети могут иметь различную структуру сети. Например, ради­альная сеть образуется, когда к одному мощному серверу подключен отдельны­ми линиями ряд рабочих станций. Если компьютеры объединены в кольцо, сеть называют кольцевой и так далее. В последнее время широкое распространение получили одноранговые сети — все компьютеры в них по рангу равны, так что серверов такая сеть не имеет (хотя вполне возможно включение их в нее). Недо­статком локальных сетей является ограниченность расстояний между компью­терами — нередко это расстояние не превышает 1—2 км и даже меньше. Вскоре были разработаны устройства для МОдуляции цифровых сигналов и их ДЕМодуляции — модемы. Они позволяют превращать цифровые сигналы компьютеров в аналоговые, передаваемые по телефонной линии связи, и наобо­рот. В результате появилась возможность обмена информацией между удален­ными на огромные расстояния компьютерами через модемы с помощью уже построенных и довольно распространенных телефонных линий. С этого момента появление Internet как всемирной интернациональной сети стало неизбежным по самой логике развития компьютеров и средств связи. Цифровая техника между тем стала применяться и в телевидении, видео­записи и в аудиотехнике. Взамен аналоговых грампластинок были созданы циф­ровые оптические компакт-диски (CD). На их компьютерных вариантах (CD-ROM и DVD) можно разместить материалы десятков толстых талмудов — так появились электронные энциклопедии и справочники, а затем и диски с сот­нями песен и даже с видеофильмами. Отпала проблема ухудшения копий при перезаписи и тиражировании ин­формации — цифровая информация при определенных мерах способна переда­ваться без малейших искажений и сколько угодно раз. Лучшие магнитофоны и телевизоры, проигрыватели дисков, фотокамеры и видеокамеры стали цифро­выми! Наметился переход и к цифровым АТС, дающим более надежные соедине­ния и за меньшее время, чем у прежних АТС. Словом, наступил век цифровой техники и Internet! Применение цифровых методов для обработки информации позволило в ре­альном масштабе времени использовать хорошо отработанные компьютерные методы сжатия цифровой информации. В итоге через телефонную линию, обычно передающую сигналы с частотой до 2,5 кГц стало возможным передавать цифро­вые сигналы со скоростью до 20—33, а сейчас и до 56 Кбит/с и даже 112 Кбит/с (пока отметим, что 1 Кбит это 1024 посылок двоичных сигналов в одну секунду). Впрочем, тут надо сразу отметить, что в большинстве случаев скорость передачи информации по сети Internet для рядовых пользователей редко превышает 28...33,6 Кбит/с. Все это означало подлинный ренессанс в применении обычных телефон­ных линий. А специальные линии, например в виде коаксиальных кабелей, ли­ний с повышенной скоростью передачи цифровой информации ISDN (Integrated Services Digital Network — цифровая сеть интегрированных служб) или светово-локонных линий связи, позволили увеличить скорость передачи информации в сотни и даже тысячи раз. Такие линии сейчас проложены между многими круп­ными городами мира. Они составляют часть весьма разнообразных технических средств Internet. Появились сообщения о новых разработках сети Internet 2, ос­новой которой являются только высокоскоростные линии связи. Все эти линии, узлы, серверы, поисковые системы, клиентские ПК и так далее образуют ресурсы Internet, которые можно рассматривать как самую боль­шую в истории Человечества, непрерывно расширяемую и доступную всем базу данных. Число узлов в Internet составляет многие тысячи, лишь аннотационно-му описанию их посвящен ряд толстых книг [9—11,17]. А число клиентских ПК уже достигает полутора сотен миллионов. Как функционирует Internet Итак, вначале большие распределенные сети создали ученые и преподава­тели университетов, жаждущие международных обменов. Затем к этому под­ключились военные, оценившие невиданную ранее живучесть и надежность распределенных сетей. Сети приобретали все более глобальный характер. Гово­ря об Internet как о некоторой огромной сети, своей электронной мировой паути­ной (World Wide Web — или сокращенно WWW) опутавшей весь мир, надо постоянно помнить о том, что она — совокупность множества самых различных сетей с согласованными правилами (протоколами) работы. Важно отметить, что по Internet передаются не полные сообщения, а паке­ты — части сообщений. Они снабжаются адресами и распространяются по раз­ным направлениям, пока не будут где-то собраны в одно целое. Один и тот же пакет может распространяться по нескольким ветвям сети с непременным дуб­лированием, что гарантирует его доставку даже при обрыве ряда ветвей. Разумеется, пакеты имеют данные, указывающие на то, как их "сшить", что бы полу­чить исходное сообщение в первоначальном виде. В общем ситуация здесь почти идентична той, что описали с большим юмо­ром братья Стругацкие в своей известной книге о понедельнике, который начи­нается в субботу. Вы, вероятно, помните описанную в этой книге комическую медицинскую конференцию, на которой некий хирург представил пациентку — самую обычную даму с вырезанными гландами. Вначале коллеги подняли хи­рурга на смех за демонстрацию столь тривиальной операции. Но потом привет­ствовали бурными овациями — оказалось, что он вырезал гланды не через рот, а, пардон, через задний проход пациентки. Такова ситуация и с Internet. Вполне возможно, что, получая письмо по электронной почте от своего соседа по подъезду, вы получите его не с ближай­шего компьютера, а от того, который стоит на противоположной стороне наше­го земного шарика и исправно пересылает вам нужную информацию через кабель, проложенный по дну Атлантического океана, или через спутник связи Intelsat, повисший над экватором Земли. Путь прохождения пакетов называют трассировкой. По этой причине бесполезно приводить структуру сети Internet. На деле она всегда оказывается совсем не той, что приводят иногда в статьях и книгах. Конкретная структура сети во многом зависит от региона, в котором живет поль­зователь, и даже от возможностей конкретных фирм, предоставляющих услуги Internet. Без специальных средств (они описаны в конце главы 2) путь ваших со­общений в Internet проследить вообще невозможно. Тем не менее следует отметить, что Internet имеет ряд крупных опорных узлов, объединенных высокоскоростными каналами связи — в основном свето-волоконными, кабельными и спутниковыми. Основа узлов — это компьютеры-серверы, модемные пулы и концентраторы. От них сеть разветвляется и охватывает многие тысячи всевозможных сетей в различных городах и учрежде­ниях. От наиболее крупных узлов идут ответвления к многочисленным про­вайдерам (поставщикам услуг Internet), а от последних — уже к отдельным организациям и пользователям. Все это весьма разветвленное и впрямь напоми­нающее паутину сетевое хозяйство функционирует как единое целое благодаря применению специальных протоколов (правил передачи информации). Развитие Internet Мы знаем, что количество неизбежно переходит в качество. Так и огром­ная сеть Internet приобрела новое качество — высокую сохранность и доступ­ность информации даже в условиях, когда многие ветви сети переставали работать или давали сбои. Тут прямая аналогия с деревом — оно продолжает рас­ти и цвести, даже если часть ветвей обрублена заботливым садовником или про­сто оторвана мальчишкой-хулиганом. Люди всегда стремились к общению, к новым знакомствам и к новым дру­зьям. Все это и дает нам Internet в первую очередь! Поэтому важно учитывать, что Internet это не только великое множество сетей и компьютеров, но и еще большое сообщество людей, перед которыми открылись новые и необъятные го­ризонты взаимного общения. Можно смело сказать, что Internet произвела соци­альную революцию в мировом масштабе, сняв все существовавшие ранее барьеры в свободном распространении практически любой информации. Пользователи Internet получили возможность обмениваться информацией без каких-либо национальных ограничений и государственных границ, без деле­ния на белых, желтых, черных или красных, бедных и богатых и так далее. Свои страницы в Internet — сайты — ныне помещают в сети студенты, живущие в об­щежитии, и президенты крупных стран. Можно считать, что Internet в современном понимании роли этой сети ро­дилась 2 января 1969 года. В этот день были начаты работы над проектом ARPANET уже упомянутого Агентства перспективных научных исследований ARPA. В этом проекте впервые были использованы основополагающие понятия Internet — система кодирования информации, протоколы работы сети и распре­деленный характер сети. А 2 сентября этого же года была осуществлена связь по телефонной линии между двумя компьютерами в разных городах. Этот день и считается официальной датой создания Internet. Затем Национальный научный фонд США (NSF) создал сеть NSFNET. Она оказалась более удачной и заменила ARPANET. А в 1987 году было создано ядро этой сети (Backbon) из 13 центров в разных районах США. Подобные сети появи­лись и в других странах. В условиях демократии и свободы распространения ин­формации эти сети стали быстро объединяться, что превратило их в глобальную интернациональную сеть Internet. В 1985 году в Internet было около двух тысяч компьютеров, а сейчас их счет идет на многие десятки миллионов! Вся, храня­щаяся на узлах и подключенных к ним компьютерах информация образует ре­сурсы Internet. Ныне они столь велики, что становятся для любого пользователя необозримыми, поэтому без уменьшения его аппетитов в части поиска информа­ции никак не обойтись. 3. Принципы работы Internet Итак, разнообразие видов информации сильно затрудняло создание едино­образных средств связи. Для пользователей Internet важно знать, что практиче­ски все современные виды материальных носителей информации и среды их передачи используются при работе в сети Internet. Ваш компьютер через модем подключен к самой обычной телефонной линии, которая соединяет ваш телефон­ный аппарат с местной АТС. Она в свою очередь подключена (через обычную или несколько улучшенную телефонную линию) к центральной АТС. Последняя мо­жет соединяться с другими такими АТС (например, в других городах) самыми разными способами — через коаксиальные или световолоконные линии комму­никации под землей, радиолинии, спутниковые каналы связи и т.д. Где тонко, там и рвется! Так гласит народная мудрость. И читатель вправе задать вопрос — как же уживаются вместе такие разные средства связи, со столь разной скоростью передачи информации — пропускной способностью? И не оп­ределяется ли скорость передачи информации самым слабым звеном в цепочке передачи информации — телефонной линией? При ответе на эти вопросы важно четко понимать, что на самом деле в Internet нет одной единой и непрерывной цепочки передачи информации с раз­ными ветвями (нитями). Internet — сеть распределенная, она и впрямь напоми­нает паутину. Попавшиеся в паутину, сотканную пауком, мухи своим трепыханием поневоле передают информацию о факте своего пленения пауку, причем сразу по многим ветвям паутины. И, даже если часть нитей паутины обо­рвана, паук узнает о попавшейся в его сети мухе по поддергивающимся много­численным нитям, оставшимся в целости и сохранности. Примерно так обстоит дело и в Internet. Приведем еще один наглядный пример того, что Internet использует уже давно известные людям способы ускорения доступа к информации. Возьмем ин­формацию, размещенную в книгах. Если бы единственными распространите­лями книг были издательства или типографии, их выпускающие, то нужная из книг информация доходила бы до нас спустя многие недели и месяцы. Однако люди давно придумали способ ускорения этого процесса — они создали целую сеть библиотек, магазинов, книжных ларьков и персональных библиотечек. Словом, создали распределенную сеть хранения и распространения книг. В Internet широко используется такое известное продавцам и покупателям явление, как отложенный спрос. Многие из нас заранее покупают нужные кни­ги и хранят их в своих шкафах — этаких личных "серверах". Часто (особенно ес­ли это технические или научные книги) мы покупаем книги впрок. Возможно, в некоторые из них мы заглянем спустя многие годы после приобретения. Но зато, если нужная книга у нас есть, мы в считанные минуты получаем доступ к нуж­ной нам информации. Если нужной книги нет, то нам поможет местная или об­щегородская библиотека, а может быть и так, что нам придется съездить в тот город, где есть крупная библиотека с нужной нам книгой. Точно так же организовано хранение и поиск информации в Internet. В этой сети есть миллионы Internet-узлов — этаких "маленьких библиотек", которые хранят в своей памяти самую распространенную информацию, например данные о погоде, расписания поездов и самолетов, последние новости и прочее. Эти узлы, содержащие один или несколько серверов, подключены достаточно скоростными каналами связи к другим, более крупным узлам, те к еще более крупным узлам и так далее. Так что ваш запрос на получение информации, поступая по обычной телефонной линии на местный узел Internet, довольно быстро размножается и пе­редается по разным каналам Internet. В целом Internet никому конкретно не принадлежит. Эта сеть — общеми­ровая собственность и достояние. Однако создание крупных узлов в Internet фи­нансируется государствами, крупными фирмами и частными инвесторами. Почему? Да потому, что они кровно заинтересованы в развитии Internet. Ведь Internet стимулирует развитие целого ряда отраслей экономики, например раз­работку и производство все новых и новых персональных компьютеров (ПК), программного обеспечения, баз данных, поисковых систем и так далее. Сейчас к созданию Internet привлечены могущественные силы многих го­сударств. Это позволило Internet превратиться в надежное и быстрое средство обмена информацией, доступное уже многим десяткам миллионов пользователей. И их число ежемесячно возрастает. И все же доля правды в том, что рвется именно там, где тонко, есть! За рубе­жом существует такое понятие, как последняя миля. У нас это, образно говоря, последний километр. Так вот, последний километр или даже несколько киломе­тров это и есть самое узкое место в цепи передачи информации по Internet. Ибо эта последняя дистанция в доставке информации — обычная телефонная линия. Бу­дучи пользователем сети Internet, вы не можете передавать и получать информа­цию со скоростью большей, чем позволяет ваша конкретная телефонная линия и ваш модем. Возможно, некоторым утешением является то, что скорость передачи ин­формации по обычным телефонным линиям с помощью модема имеет явную тенденцию к быстрому росту. За последние годы скорость передачи информа­ции по обычным телефонным линиям с помощью модемов возросла во многие десятки и даже-сотни раз. Это достигнуто совершенствованием способов коди­рования и декодирования информации, применением эффективных средств сжатия информации, улучшением средств борьбы с помехами в линиях и даже хорошо отработанными способами передачи информации при кратковремен­ных обрывах связи. Весьма эффективным стал переход на чисто цифровые методы передачи информации без промежуточных преобразований типа "ана­лог-цифра" и "цифра-аналог".