2.2. Глобальная компьютерная сеть Интернет

Определения и обозначения

Глобальная компьютерная сеть Интернет — объединение множества сетей, связанных для обмена данными и использующих общие правила взаимодействия. Отдельные сети могут соединять компьютеры школы, города или организации, а Интернет связывает их между собой. Поэтому устройство в одной сети может обмениваться данными с устройством в другой.

Протокол TCP/IP — набор сетевых правил и протоколов, обеспечивающих передачу данных между компьютерами в Интернете. IP связан с адресацией и пересылкой пакетов, а TCP помогает контролировать передачу и собирать полученные части в правильном порядке. Общие правила позволяют устройствам разных типов обмениваться информацией.

IP-адрес — числовой адрес устройства в сети, который используется для его идентификации и доставки данных. По нему сеть определяет, куда направить пакет. Адресация должна различать устройства в той области сети, где выполняется доставка, иначе пакет может попасть не тому получателю.

Доменное имя — символьное имя сетевого ресурса, связанное с его IP-адресом. Человеку проще запомнить и ввести название, чем числовой адрес. Связь имени с адресом позволяет обращаться к ресурсу понятным способом, а компьютерам — находить его по сетевому адресу.

Как это устроено

Интернет называют сетью сетей, потому что он не состоит из одного огромного кабеля или единого центра. Локальные и региональные сети соединяются каналами связи, маршрутизаторами и другим сетевым оборудованием. Маршрутизатор — устройство, которое направляет данные между сетями, выбирая путь к получателю. Такое объединение позволяет передавать информацию между компьютерами, даже если они подключены к разным организациям или провайдерам.

Для передачи сообщение делят на небольшие части — пакеты. Каждый пакет получает необходимые служебные сведения, в том числе адрес получателя, и отдельно проходит через сеть. Разделение удобно: сеть может передавать части информации по мере готовности, а при сбое проще повторить передачу отдельных данных, а не всего сообщения. На стороне получателя части собираются, чтобы восстановить исходное сообщение.

IP-адрес нужен, чтобы сеть могла отличить адресата от других устройств и направить пакет в нужную сторону. На пути между сетями маршрутизаторы смотрят на адрес назначения и пересылают пакет дальше. Адресация должна быть устроена так, чтобы в нужной сети можно было однозначно определить устройство-получателя. Если адрес указан неверно или не соответствует устройству, данные не достигнут нужного места.

Числовые адреса удобны для работы сетевого оборудования, но их трудно запоминать. Поэтому ресурсам назначают доменные имена, а соответствие имени и IP-адреса хранит система доменных имён DNS. Когда пользователь вводит имя сайта, устройство обращается к DNS за соответствующим адресом. DNS помогает начать соединение, но не передаёт текст, изображения и другие материалы страницы.

Обращение к сайту начинается с того, что пользователь задаёт его адрес в браузере. Если в адресе есть доменное имя, DNS помогает найти IP-адрес ресурса, после чего компьютер отправляет пакеты по правилам TCP/IP. Пакеты могут идти разными маршрутами: сеть выбирает доступный путь, который может измениться при перегрузке или сбое. Поэтому они способны прибыть не по порядку; TCP проверяет передачу и собирает данные в нужной последовательности.

Как обозначают и находят сетевые ресурсы

Таблица показывает, что IP-адрес, доменное имя и URL — не одно и то же: они обозначают разные способы указать ресурс. DNS связывает доменное имя с IP-адресом, а URL может дополнительно указывать конкретную страницу. Используйте строку «Для чего используется», чтобы определить роль каждого понятия в обращении к сайту.

Разбор задач

Задача 1. Два компьютера подключены к разным локальным сетям. Почему они могут обмениваться данными через Интернет? Нужно учесть не только сами компьютеры, но и то, как связаны их сети и по каким правилам передаются данные.

1. Первая локальная сеть соединяет свой компьютер с сетевым оборудованием, а вторая — компьютер-получатель со своим оборудованием.
2. Каналы связи и маршрутизаторы соединяют эти сети с другими сетями, поэтому между компьютерами существует путь.
3. TCP/IP задаёт общие правила адресации и передачи пакетов. Благодаря этим правилам оборудование может пересылать данные от одной сети к другой.

Ответ: компьютеры обмениваются данными, потому что их локальные сети входят в Интернет и используют совместимые протоколы TCP/IP. Пакеты проходят через промежуточные сети и маршрутизаторы к адресу получателя.

Задача 2. Доменному имени сайта соответствует IP-адрес. Что происходит, когда пользователь вводит имя в браузере? Проследим процесс от имени до получения данных, не смешивая поиск адреса и загрузку страницы.

1. Браузер получает введённый адрес и выделяет доменное имя сайта.
2. Устройство обращается к DNS, чтобы найти IP-адрес, связанный с этим именем.
3. Получив адрес, компьютер отправляет запрос к ресурсу. Данные передаются пакетами по сети, а браузер использует их для отображения страницы.

Ответ: сначала DNS помогает сопоставить доменное имя с IP-адресом, затем компьютер связывается с ресурсом по этому адресу. DNS не загружает страницу — её данные передаются отдельно по сети.

Задача 3. Пакет направляется к компьютеру в другой сети, а части сообщения приходят не в порядке отправки. Как данные достигают адресата и восстанавливается сообщение? Здесь важно разделить функции IP и TCP.

1. IP-адрес показывает, кому предназначен пакет, а маршрутизаторы пересылают его между сетями по доступному маршруту.
2. Пакеты одного сообщения могут проходить разными путями, потому что ситуация в сети меняется. Поэтому их порядок прибытия не обязан совпадать с порядком отправки.
3. TCP проверяет полученные части и использует сведения о порядке, чтобы собрать исходные данные. Если нужная часть потерялась, протокол может обеспечить её повторную передачу.

Ответ: IP помогает доставить пакеты к нужному устройству, а TCP помогает восстановить исходное сообщение и правильный порядок частей. Изменение маршрута не означает, что содержимое сообщения будет собрано в неверном порядке.

Типичные ошибки

Путать Интернет и Всемирную паутину. Паутина — сервис Интернета, а не название всей глобальной сети. Путаница возникает потому, что многие пользователи чаще всего обращаются именно к сайтам. Проверьте себя: электронная почта и другие сетевые службы тоже работают через Интернет, но не являются веб-страницами.

Считать IP-адрес и доменное имя одним и тем же. IP-адрес нужен для сетевой адресации, а доменное имя — удобное для человека название ресурса. Эти понятия связаны, но выполняют разные роли, поэтому их легко смешать. Проверьте себя вопросом: DNS ищет числовой адрес по имени или имя по адресу?

Думать, что DNS передаёт содержимое сайта. DNS помогает найти IP-адрес по доменному имени, но не загружает страницу и её изображения. Ошибка появляется из-за того, что поиск адреса и открытие сайта происходят почти подряд. Чтобы проверить себя, разделите эти действия: сначала находится адрес, затем по сети передаются данные ресурса.

Предполагать, что все пакеты идут одним маршрутом и приходят по порядку. Условия в сети могут меняться, поэтому пакеты способны пройти разными путями и прибыть в разное время. Кажется естественным, что отправленные вместе данные движутся одной цепочкой, но сеть не обязана сохранять такой маршрут. Проверьте себя: IP отвечает за продвижение пакетов, а TCP помогает собрать части в правильной последовательности.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужно знать, что такое компьютерная сеть, узел сети и передача данных. Узел — это устройство, подключённое к сети и способное обмениваться данными. Эти базовые понятия помогают представить, из чего складывается Интернет.

Знание TCP/IP и адресации пригодится при изучении сетевых служб, веб-технологий и настройки подключения к Интернету. Оно помогает понять, почему устройству нужен адрес и как запрос доходит до нужного ресурса. На этих принципах основано взаимодействие программ и компьютеров в сети.

Тема связана с протоколами прикладного уровня, электронной почтой и Всемирной паутиной. Прикладные протоколы задают правила работы конкретных сетевых служб. Интернет обеспечивает передачу данных, а службы используют её для своих задач.

Что запомнить

• Интернет объединяет множество компьютерных сетей.
• Для обмена данными в Интернете используют протоколы TCP/IP.
• Данные передаются по сети пакетами.
• IP-адрес помогает доставить данные нужному устройству.
• DNS сопоставляет доменные имена с IP-адресами.
• Всемирная паутина — сервис Интернета, а не сам Интернет.