Система адресов Интернета

Каждой машине в Интернете приписывается уникальный адрес, который называется IP-адресом (IP address) и используется для идентификации машины в сети. IP-адрес представляет собой последовательность из 32 битов и состоит из двух частей: кода, определяющего домен, в котором располагается машина, и кода, определяющего отдельную машину в этом домене. Часть адреса, обозначающая домен, называется идентификатором сети (network identifier). Она назначается организацией ICANN при регистрации домена. Следовательно, именно благодаря процессу регистрации каждый домен в Интернете имеет уникальный идентификатор сети. Часть адреса, которая обозначает отдельную машину домена, называется адресом узла или хоста (host address) (термин «хост-машина» часто ошибочно употребляется по отношению к главной машине домена, но на самом деле это любая машина, имеющая IP-адрес). Идентификатор хоста назначается человеком, управляющим работой домена, администратором сети или системным администратором. Например, идентификатор сети издательской компании Addison-Wesley 192.207.177 (идентификаторы сети обычно записываются в десятичном представлении с разделительными точками, см. упражнение 8 в разделе 1.4). Следовательно, машина, находящаяся в этом домене, будет иметь адрес 192.207. 177.133, в котором последний байт является идентификатором хоста.

Адреса, записанные в виде последовательности битов, не очень удобны в использовании. Поэтому каждому домену также назначается уникальный мнемонический адрес, который называется именем домена (domain name). Например, имя домена компании Addison-Wesley — aw.com. Обратите внимание на то, что система имен отражает классификацию доменов. В нашем случае домен принадлежит коммерческой организации и обозначается индексом com. Такие индексы классифицируют домены верхнего уровня (TLD — top-level domain). Они определяют принадлежность владельца к какому-либо классу: edu — образовательные институты, gov — правительственные институты США, org — бесприбыльные организации, museum — музеи, info — для произвольного использования, net — первоначально создавался для поставщиков услуг Интернета, но сейчас его применение значительно шире. Кроме этих доменов существуют домены для каждой страны, состоящие из двух букв (они называются кодами страны). Например, аи для Австралии и са для Канады'.

Когда у домена есть мнемоническое имя, системный администратор может расширить его, назначив мнемонические адреса для машин домена. Например, отдельной машине в домене aw.com можно присвоить имя ssenterprise.aw.com.

Следует подчеркнуть, что представление с разделительными точками, которое используется в мнемонических именах, не соответствует десятичному представлению с разделительными точками, которое применяется для записи адреса в виде последовательности байтов. Вместо этого сегменты мнемонического адреса определяют положение машины в иерархической системе классификации. В частности, адрес ssenterprise.aw.com означает, что машина с именем ssenterprise принадлежит организации aw, которая находится в классе доменов верхнего уровня для коммерческих организаций com. Если домен большой, то администратор сети может разбить его на субдомены, тогда мнемонические адреса машин домена будут длиннее. Предположим, например, что какому-либо университету было назначено доменное имя nowhereu.edu, университет решает разделить домен на субдомены. После чего машина университета может иметь такой адрес, как r2d2.compsc.nowhereu.edu, который означает, что машина r2d2 находится в субдомене compsc, который в свою очередь находится в домене nowhereu, принадлежащем к классу доменов образовательных учреждений edu.

Каждая организация, имеющая свои домен, несет ответственность за создание каталога, содержащего мнемонические адреса и соответствующие им цифровые IP-адреса машин, находящихся в домене. Этот каталог создается в форме сервера на одной из машин домена, которая называется сервером доменных имен (DNS — domain name server) и отвечает на запросы, касающиеся информации об адресах. Все серверы доменных имен Интернета образуют систему каталогов, которая используется для преобразования мнемонических адресов в последовательность битов. В частности, когда пользователь требует, чтобы было послано сообщение по мнемоническому адресу, такая система серверов доменных имен используется для преобразования этого мнемонического адреса в код, совместимый с программным обеспечением Интернета. Обычно выполнение этой операции занимает доли секунды.

Электронная почта

Для передачи сообщений от одного пользователя к другому (такая система называется электронной почтой — e-mail) каждое локальное руководство назначает машину, которая выполняет все действия по обработке электронной почты. Эта машина называется сервером электронной почты домена (mail server). Каждое сообщение электронной почты, исходящее из домена, сначала отправляется на сервер электронной почты, который затем отправляет его по указанному адресу. Точно так же каждое входящее сообщение, адресованное пользователю, машина которого находится в домене, сначала приходит на сервер электронной почты, где оно находится до тех пор, пока пользователь не захочет просмотреть входящие сообщение.

Помня о функции, выполняемой сервером электронной почты домена, легко понять структуру адреса электронной почты. Он состоит из цепочки символов, обозначающих пользователя, за которой следует символ @ и мнемоническое имя сервера электронной почты, который должен получить сообщение. Следовательно, адрес электронной почты сотрудника компании Addison-Wesley будет иметь вид: shakespeare@mailroom.aw.com. Другими словами, машина с именем mailroom домена aw.com является сервером электронной почты, который обрабатывает почту пользователя Shakespeare. Домены обычно создаются так, что имя сервера электронной почты не обязательно фигурирует в адресе электронной почты. В этих случаях адрес состоит из цепочки символов, за которой следует символ @ и мнемоническое имя домена. Таким образом, приведенный выше адрес сводится к shakespeare@aw.com.

Всемирная паутина

Кроме того, что Интернет предоставляет возможность коммуникации с помощью электронной почты, он также является средством распространения мультимедийных документов, которые называются гипертекстовыми документами (hypertext) и состоят из фрагментов текста, звуковых и видеоданных. Такие документы можно связывать с другими документами. (По отношению к расширенным документам, в которые входят другие форматы данных кроме текста, иногда используется термин «гипермедиа».) Пользователь, читающий гипертекстовый документ, может заходить по ссылкам в другие документы с помощью одного щелчка мышью. Предположим, например, что гипертекстовый документ содержит предложение Исполнение «Болеро» Мориса Равеля было превосходным, при этом имя Морис Равель является ссылкой на другой документ, содержащий информацию об этом композиторе. Читатель может просмотреть этот материал, щелкнув мышью на ссылке. Кроме того, если созданы соответствующие ссылки, читатель может прослушать аудиозапись концерта, щелкнув на названии «Болеро».

Таким образом, читатель гипертекстового документа имеет возможность изучить связанные с ним документы или следовать за ходом мысли от документа к документу. Поскольку части документов связаны с другими документами, формируется связанная паутина информации. Если поместить документы в компьютерную сеть, то в такой паутине они могут храниться на разных машинах, образуя паутину в пределах сети. Точно та же паутина, которая доросла до размеров Интернета, охватывает весь земной шар и называется Всемирной паутиной (World Wide Web, или WWW). Гипертекстовые документы Всемирной паутины называются веб-страницами (Web page). Набор тесно связанных страниц, хранящихся в одном месте, называется веб-узлом, или веб-сайтом (Website).

Пакеты программного обеспечения, с помощью которых осуществляется доступ к гипертекстовым документам Интернета, можно разделить на две категории: пакеты, выполняющие функции клиента и выполняющие функции сервера. Пакеты-клиенты хранятся на машине пользователя, достают информацию, затребованную пользователем, и отображают ее на экране компьютера. Именно они обеспечивают пользовательский интерфейс, который позволяет просматривать веб-страницы. Такие пакеты программ называются браузерами, или иногда веб-браузерами (Web browser). Пакеты, выполняющие функции сервера, хранятся на машине, содержащей документы, которые запрашивают пользователи. Их задачей является обеспечение доступа к документам по требованию клиента. Следовательно, пользователь получает доступ к гипертекстовым документам благодаря браузеру, который находится на его машине. Браузер находит документы, запрашивая их у серверов, разбросанных по всему Интернету.

Для определения местоположения документа и извлечения его из Всемирной паутины каждому документу назначается уникальный адрес, который называется URL (Uniform resource locator — унифицированный указатель информационного ресурса). Каждый URL содержит информацию, необходимую браузеру для соединения с сервером и нахождения документа. Обычный URL представлен на рис. 3.13. Иногда URL не идентифицирует документ явным образом, а содержит только протокол и мнемонический адрес машины. В таких случаях сервер, находящийся на этой машине, возвращает заранее заданный документ, который называется главной страницей и в котором описывается информация, хранящаяся на машине. Такие укороченные URL обычно используются для связи с организациями. Например, URL, имеющий вид http://www.aw.com, откроет главную страницу компании Addison-Wesley, которая содержит ссылки на другие документы, касающиеся компании и ее продукции.

Гипертекстовые документы напоминают обычные текстовые документы тем, что текст, находящийся в них, закодирован посимвольно в системе кодов ASCII

или Unicode. Различие же заключается в том, что гипертекстовый документ также содержит специальные символы, которые называются тегами и описывают, как следует отображать документ на экране компьютера и какие элементы документа являются ссылками на другие документы. Эта система тегов называется языком HTML (Hypertext Markup Language — язык разметки гипертекстовых документов). Таким образом, именно на языке HTML автор вебстраницы записывает информацию, необходимую браузеру для отображения страницы на экране компьютера и для нахождения документов, связанных с этой страницей.

Запись несложной веб-страницы на языке HTML представлена на рис. 3.14. Она состоит из двух разделов: заголовка (head) и тела (body). Заголовок содержит предварительную информацию, точно так же, как например, служебная записка начинается с даты и темы. Тело документа содержит данные, которые нужно отобразить на экране компьютера пользователя. В нашем случае страница состоит просто из сообщения «My Web Page», которое отображается на экране. (Текст «My Web Page» описан как заголовок первого уровня с помощью тега hi.) Более подробно язык HTML рассматривается в главе 8.

Сетевые протоколы

Правила, по которым осуществляется взаимодействие между разными составляющими компьютерной системы, называются протоколами (protocols). В компьютерной сети протоколы подробно определяют каждое действие, в том числе и то, как адресуются сообщения, как распределяется между машинами право передавать сообщения, как осуществляется сжатие сообщения для его отсылки и развертывание полученных сообщений. В начале этого раздела мы рассмотрим протоколы, которые контролируют право машины передавать сообщения в сеть.