2015-06-05
1300
Взглянем не Internet как на сеть, а не «паутину» линий связи и множестве приемо-передатчиков. Сеть Internet состоит, в основном, из выделенных телефонных линий. Казалось бы, Internet вполне аналогична телефонной сети, и модель телефонной сети достаточно адекватно отражает ее структуру и работу. В самом деле, обе они электронные, обе позволяют устанавливать связь и передавать информацию. И Internet тоже состоит, в первую очередь, из выделенных телефонных линий. Но это не так, поскольку телефонная сеть представляет собой сеть с коммутацией каналов – когда при вызове абонента с ним устанавливается физическое соединение на все время сеанса связи. При этом выделяется (и занимается) часть сети, которая для других уже не доступна (даже если абоненты молчат, а другие абоненты хотели бы поговорить по действительно неотложному делу). Это приводит к нерациональному использованию очень дорогих ресурсов - линий связи.
Internet же является сетью с коммутацией пакетов, что принципиально отличается от сети с коммутацией каналов.
Для Internet более подходит модель обыкновенной государственной почтовой службы. Почта является сетью пакетной связи, где нет никакой выделенной абоненту части этой сети. Почтовое послание перемешивается с посланиями других пользователей, кидается в контейнер, пересылается в другое почтовое отделение, где снова сортируется. Хотя технологии сильно разнятся, почта является прекрасным и наглядным примером сети с коммутацией пакетов. Модель почты удивительно точно отражает суть работы и структуру Internet.
В Интернете все соединенные между собой сети (Ethernet, Token Ring, сети на телефонных линиях, пакетные радиосети и т.п.), по сути, выступают аналогами железных дорог, самолетов почты, почтовых отделений и почтальонов. Посредством их почта движется с места на место. Маршрутизаторы сетей Интернета – аналоги почтовых отделений, где принимается решение, как перемещать данные («пакеты») по сети, точно так же, как почтовый узел намечает дальнейший путь почтового конверта. Отделения или узлы не имеют прямых связей со всеми остальными. Если вы отправляете почтовое сообщение из города А в город Б, почта не станет нанимать самолет, который полетит из ближайшего к городу А аэропорта в аэропорт города Б. Вместо этого местное почтовое отделение отправляет послание на подстанцию в нужном направлении, та в свою очередь, дальше в направлении пункта назначения на следующую подстанцию. Таким образом, письмо станет последовательно приближаться к пункту назначения, пока не достигнет почтового отделения, в ведении которого находится нужный объект и которое доставит сообщение получателю. Для работы такой системы требуется, чтобы каждая подстанция знала о наличествующих связях и о том, на какую из ближайших подстанций оптимально следует передать адресованный туда-то пакет. Примерно также и в Internet: маршрутизаторы отвечают маршрут отправления пакета данных.
На каждой почтовой подстанции определяется следующая подстанция, куда будет далее направлена корреспонденция, т.е. есть намечается дальнейший путь (маршрут) - этот процесс называется маршрутизацией. Для осуществления маршрутизации каждая подстанция имеет таблицу, где адресу пункта назначения (или индексу) соответствует указание почтовой подстанции, куда следует посылать далее эту корреспонденцию. Их сетевые аналоги называются таблицами маршрутизации. Эти таблицы рассылаются почтовым подстанциям централизовано соответствующим почтовым подразделением. Время от времени рассылаются предписания по изменению и дополнению этих таблиц. В Интернет составление и модификация таблиц маршрутизации определяются соответствующими правилами - протоколами ICMP (Internet Control Message Protocol), RIP (Routing Internet Protocol) и OSPF (Open Shortest Path First). Узлы, занимающиеся маршрутизацией, называются маршрутизаторами.
Почтовые отправления (письмо, бандероль, посылка), пересылаемое в рамках почтового обмена, должно отвечать определенным требованиям к его предельной массе, допустимому вложению и предельным размерам.
В Internet также имеется набор правил – протоколов по обращению с пересылаемой информацией, которая из-за ограничений оборудования, делится на части (по границам байтов), раскладываемые в отдельные пакеты. Длина информации внутри пакета обычно составляет от 1 до 1500 байт. Это защищает сеть от монополизации каким-либо пользователем и предоставляет всем примерно равные права.
Для примера рассмотрим следующую ситуацию: как переслать книгу по почте, если та принимает только письма и ничего более? Очевидный метод: просто разодрать книгу на страницы и отправить их отдельными конвертами. Получатель, руководствуясь номерами страниц, легко сможет книгу восстановить. Схема передачи для этого случая представлена на рис. 5.
Рисунок 5 – Передача данных в многоуровневой модели
Протоколы определяют, как данные из приложения разбиваются на пакеты для передачи по кабелю и какие электрические сигналы представляют данные в сетевом кабеле. В широком смысле протокол — это заранее оговоренное правило (стандарт), по которому тот, кто хочет использовать определенный сервис, взаимодействует с последним. Применительно к Интернету протокол — это правило передачи информации в Сети.
Следует различать два типа протоколов: базовые и прикладные. Базовые протоколы отвечают за физическую пересылку сообщений между компьютерами в сети Интернет. Прикладными называют протоколы более высокого уровня, они отвечают за функционирование специализированных служб, например для передачи гипертекстовых сообщений, файлов, электронной почты и т.д.
Набор протоколов разных уровней, работающих одновременно, называют стеком протоколов. Каждый нижележащий уровень стека протоколов имеет свою систему правил и предоставляет сервис для вышележащих.
Такое взаимодействие можно сравнить со схемой пересылки обычного письма. Например, директор фирмы «А» пишет письмо и отдает его секретарю. Секретарь помещает письмо в конверт, надписывает адрес и относит конверт на почту. Почта доставляет письмо в почтовое отделение. Почтовое отделение связи доставляет письмо получателю – секретарю директора фирмы «B». Секретарь распечатывает конверт и передает письмо директору фирмы «В». Информация (письмо) передается с верхнего уровня на нижний, обрастая на каждой стадии дополнительной служебной информацией (пакет, адрес на конверте, почтовый индекс, контейнер с корреспонденцией и т.д.), которая не имеет отношения к тексту письма.
Нижний уровень — это уровень почтового транспорта, которым письмо перевозится в пункт назначения. В пункте назначения происходит обратный процесс: корреспонденция извлекается, считывается адрес, почтальон несет конверт секретарю фирмы «B», который достает письмо, определяет его срочность, важность и в зависимости от этого передает информацию выше. Директора фирм «А» и «Б», передавая друг другу информацию, не заботятся о проблемах пересылки этой информации, подобно тому как секретаря не волнует, как доставляется почта.
Аналогично каждый протокол в стеке протоколов выполняет свою функцию, не заботясь о функциях протокола другого уровня.
