Укажите чем отличаются принципы адресации компьютерных сетей

Обновлено: 04.07.2024

Физическая геометрия связей, формирующих компьютерную сеть, определяет ее топологию [1] . Топология сети, в которой для связи компьютеров используется один главный кабель (так называемая шина), к которому подключены все составляющие сеть компьютерные устройства, называется топологией типа "шина". Топология сети, в которой все компьютеры подключаются к сети с помощью своих отдельных кабелей, идущих к одному специальному центральному устройству (хаб) [2] , называется топологией типа "звезда". Оба вида топологии сети имеют свои преимущества и недостатки: сети на основе шины достаточно дешевы, однако очень уязвимы из-за возможных неисправностей в кабельной системе, которые к тому же очень трудно обнаружить. Сети на основе топологии звезды более устойчивы к возможным поломкам, но более финансово- и материалоемкие.

Основой работы компьютерной сети является система адресации, которая приписывает каждому элементу сети (отдельному компьютеру или серверу Интернета) свой уникальный идентификационный числовой адрес. Такой адрес называется IP-адресом [3] ; принято также другое его обозначение в виде доменного имени компьютера в системе доменной адресации компьютеров интернет-серверов (DNS) [4] , которое является гораздо более распространенным.

Когда для обозначения компьютера используется доменный адрес, происходит его преобразование в числовой адрес IP, который должен быть интерпретирован специальными сетевыми компьютерами – DNS- серверами – в соответствии с базой данных сетевых адресов, которая хранится на таком сервере. DNS-сервер обрабатывает адреса, прочитывая их справа налево, т.е. сначала ведет поиск в самой большой группе адресов (домене первого уровня), постепенно уточняя адрес нужного компьютера (или интернет-сервера) по группам адресов более низких уровней (доменов низшего уровня). Поиск нужной информации по всем уровням доменов ведется с помощью соответствующих DNS-серверов, каждый из которых ответственен за "свой" сегмент сети. Эта система адресации доказала свою эффективность и то, что она способна обеспечить безошибочную доставку информации к любому из компьютеров, которые находятся в сети.

Вторым основополагающим компонентом функциональности глобальной сети Интернет является понятие URL (Uniform Resource Locator) – унифицированный указатель информационного ресурса, который используется для обозначения адреса некоторой информации в Интернете. Этот термин был изобретен в 1990 г. "отцом" современного Интернета (англ. WWW – World Wide Web – Всемирная паутина) Тимом Бернерс-Ли. Унифицированный указатель информационного ресурса включает в себя так называемую ресурсную часть и собственно доменный адрес соответствующего файла. Ресурсная часть (URL) обозначает тип сетевого протокола [5] передачи данных, который используется для связи но сети и всегда заканчивается двоеточием и двумя (или тремя) наклонными чертами. Далее следует конкретный доменный адрес узла Интернета, к которому обращается пользователь. После доменного адреса тоже может стоять наклонная черта, которая отделяет обозначение местоположения искомого файла или указание на путь доступа к этому файлу.

Базовым сетевым протоколом передачи данных в Интернете является протокол TCP/IP. Он состоит из двух связанных друг с другом протоколов: TCP – Transmission Control Protocol и IP – Internet Protocol. Протокол IP (интернет-протокол) обеспечивает доставку информационных пакетов данных из одного пункта сети в другой. Он нужен для того, чтобы информация могла беспрепятственно перемещаться по сегментам сети, которые построены на разной технологической основе (например, сеть на основе Ethernet или использующая телефонные линии и т.д.). Для обработки информации, передаваемой с помощью этого протокола, в сети используются специальные устройства – маршрутизаторы, которые соединяют разные виды сетей. Протокол IP позволяет маршрутизатору определить, какие операции надо произвести с поступившими к этому устройству данными пользователя (базовая адресная информация приводится в начале каждого пакета данных, ее достаточно для того, чтобы этот пакет был доставлен по уникальному адресу, который в сети приписывается каждому компьютеру (IP-адрес), на который он направлен пользователем). Для более надежной передачи больших объемов информации используется протокол управления передачей – протокол TCP. Он позволяет разбить всю информацию, которую отправил пользователь, на порции и каждой такой порции информации приписать определенным образом закодированные сведения. Эти сведения позволяют точно определить, полностью ли доставлена отправленная пользователем информация, не произошло ли каких-либо информационных потерь в процессе пересылки, а также в каком порядке надо расположить полученные информационные фрагменты для воссоздания на компьютере получателя информационного пакета его исходного вида. К каждой порции пересылаемой информации добавляется также протокол IP, поэтому вся система протокольного оформления пересылки информации в Интернете получила обозначение TCP/IP. Вместе этим протоколом в Интернете используются также специализированные протоколы, каждый из которых связан с особым сервисом Интернета. В URL должны быть отражены все типы протоколов, которые в каждом конкретном случае используются для передачи данных.

Для справки

Унифицированный указатель информационного ресурса (URL) включает в себя обозначение всех типов стандартных сетевых протоколов передачи данных, которые используются в Интернете. На базе этих протоколов работают все основные сервисы Интернета. К таким основным сетевым протоколам Интернета относятся следующие:

Для безотказного функционирования глобальной сети необходимо, чтобы каждый сервер в интернете имел собственный адрес. Ранее это обеспечивалось протоколом IPv4/. Теперь активно внедряется его более совершенная версия — протокол IPv6. Чтобы полноценно пользоваться интернетом необходимо знать, как они функционируют и чем отличаются друг от друга.

Представление адреса

Всемирная сеть содержит гигантский объем информации. Данные расположены на огромном количестве серверов. Каждый из них имеет свой уникальный домен в сети интернет, с помощью которого его легко найти. Несмотря на то, что серверов в сети насчитываются миллиарды, каждый из них можно разыскать с его помощью. Адресация в интернете это важная часть его функционирования.

Когда пользователь в строке браузера набирает буквенный адрес (доменное имя), компьютер обращается к DNS-серверу, чтобы узнать о том, какой IP-адрес ему соответствует. После того, как ответ получен, браузер осуществляет переход и позволяет пользователю ознакомиться с содержимым страницы.

Роль и назначение протокола IP в модели TCP/IP

Работа интернета основана на использовании модели TCP/IP. Она включает в себя семь уровней.

Протокол IP действует на сетевом уровне.

Эти семь уровней расположены иерархически таким образом, что каждый из них предоставляет услуги вышестоящему (если такой имеется) и использует работу нижестоящего (при его наличии).

Протокол IP выполняет следующие функции:

Обеспечивает уникальность выдаваемых публичных адресов в сети интернет.
Этот протокол обеспечивает доставку сетевых пакетов между серверами, создавая маршрут между ними через промежуточные точки.
Для работы использует нижестоящий (канальный) уровень.
Поддерживает работу вышестоящего (транспортного) уровня.

Он предусматривает два основных типа интернет-адресов: публичные и частные. Первые должны быть уникальны во всем мире. Именно их рассматривают в качестве IP-адресов. Надо заметить, что далеко не всегда возникает необходимость в наличии такой уникальности онлайн. Например, если компьютеры входят в локальную сеть, им необходимо общаться только в пределах этой сети. Такие адресные обозначения называются частными. Их важной особенностью является то, что в пределах всей всемирной сети они могут повторяться любое количество раз. Дело в том, что каждый из них будет использоваться только в пределах своей локальной сети.

Хосты и подсети

На практике адресация в сети интернет предусматривает деление на подсети. То есть каждый IP-адрес идентифицирует сеть и входящий в нее компьютер (его называют хост).

Для того, чтобы разобраться в том, какая часть адреса относится к подсети, а какая к хосту, применяется маска подсети.

IP-адрес состоит из четырех чисел от 0 до 255. Каждое из этих значений можно выразить с помощью байта, состоящего из восьми битов. Таким образом речь идет о записи числа в двоичной форме. Расположив двоичные значения четырех байтов одно за другим, можно получить четыре байта или 32-разрядное двоичное число.

При этом определенное количество битов будет относиться к адресу подсети, а оставшиеся — адрес хоста, предназначенный для идентификации компьютера внутри подсети.

Для наглядности адресация в интернете будет пояснена на примере:

Рассмотрим адрес 01011101.10111011.01001000.00110000. В десятичном виде он выглядит следующим образом: 93.187.72.48. Предположим, что маска подсети равна 11111111.11111111.11111111.00000000. В этом случае IP адрес подсети — 01011101.10111011.01001000.00000000 или 93.187.72.0. В маске часть адреса, соответствующая хосту, выделена с помощью нулей. Она равна 0.0.0.48. Таким образом будет идентифицирован адрес хоста — компьютера внутри сети.

Назначения подсетей

В глобальной компьютерной сети предусмотрены различные виды адресов в интернете. Они называются классами и делятся в зависимости от их первых битов. Каждому из них соответствует определенный размер маски подсети.

В интернете уникальными должны быть только цифры, адресующие подсеть.

В дальнейшем для адресации стала использоваться бесклассовая система, в которой адрес подсети мог иметь любую разумную длину.

Подсети предназначены для того, чтобы давать адреса компьютерам, которые в них входят. В каждой из них имеется шлюз, куда поступают пакеты из внешнего мира. Затем информация передается компьютеру, находящемуся внутри сети. Отправка данных в интернет происходит в обратном порядке.

Важно! Когда в квартире или офисе установлен роутер, он фактически организует собственную подсеть. Когда провайдер раздает интернет, он в некоторых случаях рассматривает компьютер данного клиента в качестве входящего в большую подсеть интернета.

Структура заголовка пакета

Передача информации в интернете происходит путем отправки и получения пакетов. Каждый из них движется по определенному маршруту до того, как достигнет точки назначения. Пакет информации, согласно документации организован строго определенным образом.

Он делится на две части: заголовок и данные.

Он состоит из большого количества служебных полей. Далее описываются основные из них:

В поле «Версия» указывается «4».
Далее указан размер заголовка. Это поле используется для того, чтобы компьютер мог определить, где начинаются данные и не произошло ли неправильное считывание информации.
Далее указана информация про тип обслуживания. Первая часть длиной 6 бит определяет класс обслуживания, вторая указывает на наличие перегрузки информационного канала.
В поле «Размер пакета» система указывает общую длину всего пакета, включая заголовок и данные. Минимальное значение равно 20, а максимальное — 65335 байт.
Идентификатор важен в тех случаях, когда в процессе передачи сетевой пакет был разбит на части. В каждой из них должен быть указан такой идентификатор для того, чтобы сборка была проведена правильно.
Флаги предоставляют дополнительную информации о проведении фрагментации.
Время жизни определяет, что делать с теми данными, которые не попали к получателю, через указанное время они будут уничтожены при неудачной транспортировке.

В пакете также имеются другие данные, необходимые для организации передачи сетевого пакета потребителю.

Версии протокола IP: IPv4 и IPv6

В настоящее время существуют два варианта протокола интернета: IPv4 и IPv6. Второй из них можно рассматривать в качестве более высокой ступени развития первого.

Преимущества IPv6

Этот протокол известен тем, что имеет следующие преимущества:

В нем отсутствует необходимость использовать трансляцию сетевых адресов (NAT).
Здесь имеется столько адресов, что нет необходимости делить их на публичные или частные.
Механизм маршрутизации был доработан и стал более простым и эффективным.
При использовании этого протокола применяется автоконфигурирование.
Формат заголовка был упрощен.

При работе с этим протоколом поддержка конфиденциальности является встроенной.

Основные различия протоколов

Адрес в IPv4 является 32-битным и записывается в виде четырех целых чисел, не превосходящих 255. В IPv6 его записывают в виде восьми четырехзначных шестнадцатеричных цифр. Вот пример: 3ffe:1904:4546:3:201:f8ff:fe22:68cf.

Различия не только в разрядности и форме записей. Изменился механизм функционирования. Он стал не только более качественным и надежным, но и более простым.

Процедура того, как дается адрес в интернете при этом не изменилась.

Исчерпание адресного пространства

Протокол версии IPv4 способен адресовать огромное количество серверов. Однако интернет развивается настолько стремительно, что этих возможностей уже недостаточно. В ответ на возросшие требования был разработан IPv6, который существенно расширяет адресное пространство. При его использовании исчерпание адресного пространства в ближайшие годы не ожидается.

Работа с IPv6

Для того, чтобы выполнить подключение, нужно открыть Панель управления, перейти в сетевые настройки и выбрать нужное сетевое подключение.

Нажав на кнопку «Свойства» можно провести настройку.

Как включить

Если зайти в свойства подключения, нужно на первой странице убрать галочку с IPv4 и поставить в строке IPv6. Выбрав эту строку нужно перейти в Свойства. Если провайдер использует статический адрес, нужно отметить это в списке и ввести параметры, потом подтвердить их.

После этого соединение с протоколом IPv6 начнет работать.

Автонастройка

Некоторые провайдеры автоматически предоставляют данные для подключения. Чтобы этим воспользоваться, нужно на странице, где вводят параметры соединения, в списке указать, что адрес будет получен в автоматическом режиме. Затем нажимают OK для подтверждения.

Альтернативная конфигурация

При установке параметров соединения нужно решить, как будут выбраны DNS-серверы. Они могут быть получены автоматически или в качестве альтернативной конфигурации указаны пользователем.

Проверка IPv6

После того, как настройки сделаны, можно проверить наличие подключения. Для этого можно запустить консоль и набрать следующую команду.

netsh interface ipv6 show interface «Подключение по локальной сети»

Затем нужно нажать Enter. После этого будет выдана информация о наличии подключения.

В кавычках указывают название подключения, которое проверяется.

IPv6 и VPN

Протокол IPv6 способен работать с большинством существующих сетей VPN. Для этого можно использовать как платные, так и бесплатные сети.

Использование частных приватных сетей позволит использовать преимущества этого протокола интернета при доступе к ним.

Адресация интернета с помощью протоколов IPv4 и IPv6 обеспечивает безотказное функционирование глобальной сети. Внедрение более совершенной версии позволит устранить риск исчерпания адресов серверов.

Для того, чтобы компьютеры могли идентифицировать друг друга в информационно-вычислительной сети, им присваиваются явные адреса. Основными типами адресов являются следующие:

MAC -адрес;
IP -адрес;
доменный адрес;
URL .

Физические адреса

MAC -адрес, который также называют физическим адресом, Ethernet- адресом, присваивается каждому сетевому адаптеру при его производстве. Его размер - 6 байт.

Этот сетевой адрес является уникальным, - фирмам-производителям выделены списки адресов, в рамках которых они обязаны выпускать карты. Адрес записывается в виде шести групп шестнадцатеричных цифр по две в каждой (шестнадцатеричная запись байта). Первые три байта называются префиксом (что определяет 2 24 различных комбинаций или почти 17 млн адресов), и именно они закреплены за производителем.

Адаптер "слушает" сеть, принимает адресованные ему кадры и широковещательные кадры с адресом FF:FF:FF:FF:FF:FF и отправляет кадры в сеть, причем в каждый момент времени в сегменте узла сети находится только один кадр.

Собственно, MAC -адрес соответствует не компьютеру, а его сетевому интерфейсу. Таким образом, если компьютер имеет несколько интерфейсов, то это означает, что каждому интерфейсу будет назначен свой физический адрес. Каждой сетевой карте соответствует собственный MAC -адрес и IP -адрес, уникальный в рамках глобальной сети.

MAC -адреса используются на физическом и канальном уровнях, т.е. в "однородной" среде. Для того, чтобы могли связываться друг с другом компьютеры, входящие в большие составные сети, используется другой вид адресов - IP- адреса.

IP -адресация

IP -адрес является основным видом адресации в Internet . Он обозначает не только компьютер, но и сегмент сети, в котором находится данный компьютер. Например, адрес 192.123.004.010 соответствует узлу номер 10 в сети 192.123.004. У другого узла в этом же сегменте может быть номер 20 и т.д. Сети и узлы в них - это отдельные объекты с отдельными номерами.

IP -адрес - представляет собой 32-разрядное двоичное число (например, 11000000 01111011 00001010). Для удобства оно разбивается на четыре восьмиразрядных поля, называемых октетами. TCP/IP представляет эти двоичные октеты их десятичными эквивалентами (в данном примере это 192.123.004.010), что облегчает использование IP -адресов для человека.

Классы IP -сетей

Эти четыре октета в разных сетях обозначают разные вещи. В некоторых организациях создается одна большая сеть, но с миллионами узлов. Здесь первый октет адреса используется для обозначения сети, а остальные три октета - для обозначения отдельных рабочих станций. Такой адрес называют адресом класса А. Самые частые потребители адресов класса А - поставщики сетевых услуг (провайдеры), которые обслуживают очень большие сети с тысячами конечных пунктов.

В некоторых организациях могут быть тысячи узлов, включенных в состав нескольких сетей. В таких случаях используются адреса класса В, в которых первые два октета (16 битов) используются для обозначения сети, а последние два - для обозначения отдельных узлов. Наиболее известные потребители адресов класса В - университеты и крупные учреждения.

Наконец, наиболее часто используется адрес класса С, в котором первые три октета (или 24 бита) служат для обозначения сегмента, а последний октет - для обозначения рабочих станций. Такие адреса лучше всего подходят для случая, когда имеется множество отдельных сетей, в состав каждой из которых входит всего несколько десятков узлов. Адреса такого типа чаще всего встречаются в локальных сетевых средах, где в одном сетевом сегменте в среднем бывает около 40 узлов.

При соединении сети класса А с сетью класса В маршрутизатору необходимо сообщить, как он должен отличать одну сеть от другой. В противном случае он подумает, что трафик, исходящий из сети класса С и предназначенный для узла класса, можно идентифицировать по последнему октету. На самом же деле узел класса А обозначается последними тремя октетами - а это большая разница. Не зная этого, маршрутизатор попытается найти трехоктетную сеть, к которой подключен однооктетный хост. На самом же деле ему нужно послать данные в однооктетную сеть, в которой находится трехоктетный хост.

Стек протоколов TCP/IP использует первые три бита первого октета для идентификации класса сети, позволяя устройствам автоматически распознавать соответствующие типы адресов. У адресов класса А первый бит установлен в 0, а остальные семь битов служат для идентификации сетевой часть адреса (как вы полмните, в адресах класса А первый октет служит для обозначения сети, а остальные три - для обозначения узлов). Поскольку можно использовать только семь битов, максимально возможное количество сетей - 128. Номера сетей 000 и 127 зарезервированы для использования программным обеспечением, поэтому это число уменьшается до 126 (001 - 126). Для обозначения узлов можно использовать 24 бита, поэтому для каждой из этих сетей максимальное число узлов составляет 16 777 216.

У адресов класса В первый бит всегда устанавливается в 1, а второй в 0. Поскольку для обозначения сетей здесь используются два октета, то для каждого сетевого сегмента остается, таким образом, 14 битов. Следовательно, максимально возможное число адресов этого класса - 16 384, в диапазоне от 128.001 до 191.254 (номера 000 и 255 зарезервированы).

В адресах класса С первые два бита всегда равны 1, а третий установлен в 0. В этих адресах для обозначения сетей используются первые три октета, следовательно, остается 21 бит. Диапазон возможных номеров сетей - от 192.001.001 до 223.254.254, или 2 097 152 сегмента. При этом, однако, для обозначения узлов остается только один октет, поэтому в каждом сегменте может быть всего 254 устройства.

В таблице 1 приведены характеристики адресов сетей различных классов. Адреса класса D предназначены для широковещательной рассылки пакетов сразу группе машин. Адреса класса Е пока не используются. Предполагается, что со временем они будут задействованы с целью расширения стандарта.

Таблица 1. Характеристика классов IP -адресов

Среди IP -адресов несколько зарезервировано под специальные случаи использования (табл. 2). Так, значение первого октета 127 зарезервировано для служебных целей, в основном, для тестирования сетевого оборудования, поскольку IP -пакеты, направленные на такой адрес, не передаются в сеть, а ретранслируются обратно управляющей надстройке сетевого программного обеспечения как только что принятые.

Таблица 2. Значение выделенных IP -адресов

Централизованным распределением IP -адресов занимаются государственные организации. В США - Стенфордский международный научно-исследовательский институт ( Stanford Research Institute) , расположенный в г. Мэнло-Парк, штат Калифорния. Услуга по присвоению новой локальной сети IP -адресов бесплатная, и занимает она приблизительно неделю.

В небольших локальных сетях, использующих стек TCP/IP , можно назначать IP -адреса компьютерам произвольно - в том случае, если данные компьютеры не имеют непосредственного (прямого) выхода в Internet

Маски подсетей

Часто перед администраторами локальных сетей встает необходимость разбиения вверенной им сети на несколько подсетей. Делается это с помощью маски подсети. Маска подсети заставляет сетевое программное обеспечение иначе интерпретировать IP -адреса машин, входящих в сеть.

Рассмотрим, например, адрес хоста 192.123.004.010. Это адрес класса С, в котором первые 24 бита обозначают номер сети. Остальные 8 битов обозначают хост. Можно установить сетевую маску так, чтобы первые 25 битов обозначали сеть, а остальные 7 - хост.

Последние 8 битов администратор локальной сети может использовать так, как ему нужно. Можно их использовать обычным образом, для обозначения хост-машин. Но есть и другой вариант: назначить некоторые из оставшихся 8 битов подсетям. По сути дела, сетевая часть адреса получает еще одно поле, а диапазон номеров хостов сокращается.

Рассмотрим воображаемую компанию, Windows Inc. , которая использует и сети Ethernet , и кольцевые сети с маркерным доступом. Ей выделен, однако, только один сетевой адрес класса С, 192.123.004. Вместо того чтобы использовать последний октет для обозначения 254 хостов в одной сети, компания решила ввести в адрес маску подсети, "позаимствовав" первый бит последнего октета. В результате создаются две подсети по 128 возможных хост-номера в каждой.

Изучая свои сетевые номера, Windows Inc. видит следующее:

*Номера 000 и 255 зарезервированы.

Следует, однако учесть, что устройства в сети не выполняют эту логическую разбивку автоматически. Основываясь на идентификаторе класса С в начале адреса, они продолжают считать, что последние 8 битов адреса обозначают хост. Поэтому о принятой маске нужно сообщить всем устройствам в сегменте сети.

В маске подсети используется очень простой алгоритм. Если бит маски установлен в 1, это часть номера сети. Если бит маски установлен в 0, это часть номера хоста. Следовательно, маска подсети для приведенного выше примера имеет вид 11111111 11111111 11111111 10000000.

Маска - это число, двоичная запись которого содержит единицы в тех разрядах, которые должны интерпретироваться как номер сети.

В таблице 3 приведены стандартные маски подсетей для различных классов адресов сетей.

Таблица 3. Стандартные маски подсетей

Маска подсети должна применяться при обработке адреса маршрутизаторами. Если ранее маршрутизатор просто проверял, не совпадает ли адрес сети получателя, например, 192.123.004, с адресом какой-либо непосредственно подсоединенной к маршрутизатору сети, то теперь он должен использовать маску подсети, чтобы выделить адрес сети получателя. Чтобы маска подсети работала, ее должны поддерживать все устройства данной подсети.

Проблемы 4-х байтовой адресации

Если сложить все возможные IP -адреса, то получится свыше 4,7 млрд. адресов хостов. Это очень много, но, к сожалению, четырехоктетной структуре присущи серьезные ограничения. Каждый раз, когда какой-то организации назначается адрес класса А, с ним уходит около 17 млн. адресов хостов. Если назначить все 126 адресов класса А, то свыше 3 млрд. из наличных 4,7 млрд. адресов окажутся занятыми. Если назначить все 16000 адресов класса В, уйдет еще миллиард. При этом не важно, используются ли выделенные адреса или нет: все они назначены конкретной сети и повторно использоваться не могут.

Самая большая проблема, однако, связана с классом С. Тому есть две причины. Во-первых, этих адресов меньше всего (имеется лишь около 500 млн. адресов узлов). Во-вторых, эти адреса самые популярные, потому что удовлетворяют размерам большинства локальных сетей. Каждый раз, когда сетевому сегменту выделяется адрес класса С, с ним уходят 254 возможных адреса узлов. Вспомним, что для каждой отдельной сети нужен новый номер. Поэтому люди, у которых три сегмента и всего 60 узлов, тратят впустую более 700 возможных адресов рабочих станций (3 сегмента ´ 254 адреса узлов = 762 адреса - 60 активных узлов = 702 незадействованных адреса). Понятно, что при таких темпах "расходования" наличные хост-номера фактически уже закончились.

По действующей схеме (протокол IPv4 ) может быть всего 2113662 сети. Если бы для обозначения сегмента все сети применяли первые 24 бита (не используя "классовые" биты), то максимальное число сетей составило бы 16777216, по 254 узла в каждой.

Вспомним, однако, что сети TCP/IP изначально рассчитаны на использование маршрутизаторов. Естественно, узлам и маршрутизаторам проще запомнить несколько сетей, чем множество. Необходимость обработки 16 миллионов адресов сетей быстро переполнила бы базы данных маршрутизаторов, и сетевой трафик существенно замедлился бы. Наличие классов сетей позволяет маршрутизаторам легко работать с большими сетями, причем без ущерба для производительности.

Следует также помнить, что первоначально Internet состояла, в основном, из крупных сетей, соединенный друг с другом. Было удобно дать один адрес сети milnet (это сеть несекретных военных компьютеров), а другой - сети NSFnet (это сеть Национального научного фонда США). Благодаря этому маршрутизаторам, для того чтобы передавать данные буквально на миллионы хост-машин, достаточно было запомнить только адрес другого маршрутизатора.

На сегодняшний день, однако истощение запаса адресов порождает огромные проблемы. При отсутствии адресов ни одна новая организация не сможет подключиться к Internet , а существующие сети не смогут расширяться. Для решения большинства этих проблем разработана новая версия протокола IP - IPv6 ( или IPng - IP next generation) .

Система доменных имен

DNS строится по иерархическому принципу, однако эта иерархия не является строгой. Фактически нет единого корня всех доменов Internet . В 80-е гг. были определены первые домены (национальные, США) верхнего уровня: gov, mil, edu, com, net. Позднее появились национальные домены других стран: uk ( Великобритания) , jp (Япония) , au (Австрия) , cn (Китай) и т.п. Для СССР был выделен домен su , однако после приобретения республиками Союза суверенитета многие из них получили собственные домены: ua - Украина , ru - Россия и т.п.

В настоящее время существуют домены верхнего уровня com - для коммерческих компаний, edu - для школ и университетов, org - для прочих организаций, net - для сетевых организаций и т.д.

Вслед за доменами верхнего уровня следуют домены, определяющие либо регионы, либо организации; следующие уровни иерархии могут быть закреплены за небольшими организациями, либо за подразделениями больших организациях.

DNS -серверы, реализующие перевод IP -адресов в доменные и обратно, устанавливаются обычно на машинах, которые являются шлюзами для локальных сетей. Вообще говоря, сервер имен может быть установлен на любой компьютер локальной сети. При выборе машины для установки сервера имен следует принимать в расчет то обстоятельство, что многие реализации серверов держат базы данных имен в оперативной памяти. При этом часто подгружается информация и с других серверов. Все это может вызвать задержки при разрешении запроса на адрес по имени машины, если для сервера имен будет использоваться маломощный компьютер.

Универсальная идентификация ресурсов ( URL )

Понятие URL

URL (Uniform Resource Locator - универсальный указатель ресурсов ) - система обозначений для однозначной идентификации компьютера, каталога или файла в Internet .

В систему URL заложены следующие принципы:

Расширяемость - новые адресные схемы должны легко вписываться в существующий синтаксис URL ; расширяемость достигается за счет выбора определенного порядка интерпретации адресов, который базируется на понятии "адресная схема". Идентификатор схемы стоит перед остатком адреса, отделен от него двоеточием и определяет порядок интерпретации остатка.
Полнота - по возможности любая из существовавших схем должна описываться посредством URL .
Читаемость - адрес должен легко пониматься человеком, что вообще характерно для технологии WWW , - документы вместе с ссылками могут разрабатываться в обычном текстовом редакторе.

Формат URL включает:

Для каждого вида протокола приложений выбирается свое подмножество полей из представленного выше списка. Прежде чем рассмотреть различные схемы представления адресов, приведем пример простого адреса URL :

Кроме подобной полной записи URL существует упрощенная, которая предполагает, что к моменту ее использования многие основные компоненты адреса ресурса уже определены (протокол, адрес машины в сети, некоторые элементы пути). В таком случае достаточно указывать только адрес, относительный определенных базовых ресурсов - относительный адрес.

Схемы URL

Рассмотрим несколько различных схем URL , с помощью которых можно обратиться к различным информационным ресурсам Internet .

Схема file - используется в локальном режиме:
file:///C|/text/html/indes.htm
В данном примере приведено обращение к локальному документу на персональном компьютере с ОС Windows .

Существует еще несколько схем URL . Однако они реально на практике не используются или находятся в стадии разработки, поэтому останавливаться на них мы не будем.

Компьютерная сеть — это группа (два и более) компьютеров, соединенных каналами передачи данных.

Компьютерные сети обеспечивают:

— быстрый обмен данными;

— совместное использование ресурсов (сканеров, модемов, принтеров и т. д.);

— совместное использование программного обеспечения и баз данных;

— совместную работу пользователей над некоторым заданием и проектом;

— возможность удаленного управления компьютерами.

В зависимости от выполняемых в сети функций различают компьютеры-серверы и компьютеры-клиенты:

Сервер — это компьютер, предоставляющий доступ к собственным ресурсам или управляющий распределением ресурсов сети.
Клиент-компьютер, использующий ресурсы сервера.

По территориальному признаку сети разделяются на локальные и глобальные. Локальные сети — это сети, состоящие из близко расположенных компьютером (сеть здания, помещения и т. д.).

Глобальные сети — это сети, охватывающие большие территории и включающие большое число компьютеров.

По архитектуре различают: одноранговые сети и сети с выделенным сервером.

Одноранговые сети — это сети, в которых каждый может представлять свои ресурсы другим компьютерам сети и использовать другие.

Сети с выделенным сервером — это сети, в которых один или несколько компьютеров являются серверами, а все остальные — клиентами.

Компьютерные сети могут разделяться по скорости передачи данным. Пропускная способность сети — это максимальное количество бит, которые могут быть переданы за одну секунду.

Давайте рассмотрим локальные сети. Во многом большинство характеристик локальных сетей определяется конфигурацией или топологией сетей. Топология — это конфигурация сети, способ соединения ее элементов друг с другом.

Чаще всего используются следующие топологии сетей:

Шинная топология. Все компьютеры сети подключаются к одному кабелю.
Кольцевая топология. Данные передаются по кольцу от одного компьютера к другому.
Радиальная топология. Каждый компьютер через специальные сетевой адаптер подключается отдельным кабелем к объединяющему устройству.
Древовидная топология. Образуется соединением между собой несколькими звездообразных топологий.

Локальные сети ориентированы прежде всего на сравнительно небольшое количество компьютеров.

Что же касается глобальных сетей, то она ориентирована на обслуживание неограниченного круга пользователей. Самый впечатляющий пример глобальной сети — это ИНТЕРНЕТ.

Интернет — это глобальная сеть, в которой многочисленные научные, корпоративные, государственные и другие сети, а также персональные компьютеры отдельных пользователей соединены между собой каналам передачи данных.

Основной аппаратной структурой сети Интернет можно считать мощные компьютеры (узлы) и связывающие их высокоскоростные магистральные каналы передачи данных. Организации, имеющие в собственности и обслуживающие такое оборудование, называются провайдерами.

За каждым компьютерным узлом в Интернете закреплён постоянный адрес, называемый IP-адресом. Давайте рассмотрим технологию IP- адресации.

Такие адреса получают и пользователи сети Интернет, но в отличии от адресов узлов они действуют только во время подключения пользователя к сети и изменяются при каждом новом сеансе.

IP-адрес представляет собой 32-битный идентификатор, например:

Так как человеку сложно воспринимать такую длинную строку, ее делят на 4 равные части:

Чтобы пользователи было еще удобнее работать с IP-адресом каждую часть переводят в 10-ую систему счисления:

Таким образом число в IP-адресе не может превышать 255.

Мы говорили уже о том, что Интернет представляет собой сеть сетей, поэтому технология IP-адресов учитывает этот факт следующим образом:

Любой IP адрес состоит из двух частей: IP-адрес сети и IP-адрес узла этой сети. При этом деление адреса на части происходит с помощью маски — 32-битным числом, в двоичной записи которого сначала стоят единицы, потом — нули. Первая часть IP- адреса, соответствующая единичным битам маски, относится к адресу сети, а вторая, соответствующая нулям маски, — определяет числовой адрес узла сети. Адрес сети получается в результате поразрядной конъюнкции к IP адреса узла и маски.

Напомним, Конъю́нкция — логическая операция, по своему применению максимально приближённая к союзу "и". Пример:

Пусть дан IP-адрес узла 217.9.142.131 и с помощью маски 255.255.192.0 надо получить IP-адрес сети.

Сначала переведем IP-адрес узла и маски в двоичный вид и произведен поразрядную конъюнкцию:

При этом часть IP-адреса сети, соответствующая единицам в маске, указывает на IP-адрес сети, к которой привязана сеть, а часть, соответствующая нулям, отдается на нумерацию компьютеров пользователей этой сети.

Желтым цветом выделена часть IP-адреса сети, указывающей на узел, а зеленым — на нумерацию пользователей.

Таким образом на нумерацию пользователей такой IP-адрес сети выделяет 14 бит, при этом два адреса из них не используется (адрес сети и широковещательный) А значит она позволяет пользоваться одновременно 16382 компьютера.

Список обязательной и дополнительной литература для углубленного изучения темы

— Босова Л. Л., Босова А. Ю. Информатика. 11 класс. Базовый уровень. — М.: БИНОМ, 2016

— Угринович Н. Д. Информатика и ИКТ. Базовый курс. Учебник для 7—9 классов/ М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2005

— Семакин И. Г., Е. К. Хеннер. Информатика и ИКТ. 10—11 класс/ М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2008

— К. Ю. Поляков, Е. А. Еремин. Информатика. 11 класс. Базовый и углубленный уровни: учебник в 2 ч. Ч. 1 / М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2016

Читайте также: