Глобальные сети

Определения и обозначения

Глобальная компьютерная сеть — объединение компьютеров и локальных сетей, связанных на больших расстояниях для обмена данными. Она позволяет устройствам из разных городов и стран работать как участникам единой системы. Это понятие нужно, чтобы отличать сеть большого масштаба от сети внутри одного кабинета или здания.

Интернет — всемирная система взаимосвязанных компьютерных сетей, использующая общие правила передачи данных. В неё входят сети организаций, провайдеров и отдельных пользователей. Термин обозначает общую инфраструктуру, через которую работают разные сетевые службы.

Протокол передачи данных — набор правил, по которым устройства обмениваются данными в сети. Протокол определяет, как оформить сообщение, указать адрес и понять полученную информацию. Благодаря единым правилам компьютеры могут взаимодействовать, даже если они различаются устройствами и программами.

Всемирная паутина (WWW) — служба Интернета, позволяющая получать связанные между собой веб-страницы. Пользователь переходит от одной страницы к другой по гиперссылкам с помощью браузера. Поэтому WWW нельзя называть всем Интернетом: это лишь один из способов его использования.

Как это устроено

Глобальная сеть объединяет множество локальных сетей и отдельных устройств через линии связи и сетевое оборудование. Такое объединение нужно потому, что один компьютер не может напрямую подключиться ко всем остальным: обмен организуют промежуточные узлы. Благодаря этому пользователь обращается к удалённому серверу так же привычно, как к ресурсу своей сети, хотя между ними могут быть тысячи километров.

Передаваемая информация разбивается на небольшие части — пакеты. Это удобно, потому что разные сообщения могут совместно использовать одни и те же каналы, не занимая их целиком на всё время передачи. Каждый пакет получает адрес назначения и служебные сведения, поэтому сеть может направить его через свободные или доступные узлы.

Пакеты одного сообщения не обязаны проходить одним путём: состояние каналов меняется, а маршрутизаторы выбирают подходящее направление для каждого пакета. Протокол IP помогает доставить пакет к указанному адресу, но сам по себе не гарантирует порядок и полноту результата. Протокол TCP нумерует части, проверяет их получение и запрашивает повторную передачу потерянных данных, поэтому исходное сообщение можно восстановить.

Взаимодействие часто строится по модели «клиент — сервер». Клиентом является программа или устройство, отправляющее запрос, а сервером — компьютер или программа, которая постоянно ожидает запросы и предоставляет ресурсы. Такое разделение удобно, потому что хранение и обработка общих данных сосредоточены на сервере, а многие клиенты могут пользоваться ими одновременно.

Интернет и WWW связаны, но не совпадают. Интернет предоставляет сети, каналы связи и правила обмена, а WWW использует эту основу для передачи веб-страниц, изображений и других материалов. По той же инфраструктуре работают электронная почта, передача файлов и обмен сообщениями, поэтому наличие Интернета не означает, что пользователь обязательно открывает веб-сайт.

Службы Интернета и их назначение

В первом столбце указано название службы, во втором — её основная задача. Последний столбец помогает связать абстрактное назначение с конкретным действием пользователя.

Разбор задач

Ученик открывает сайт по ссылке. Определите, что в этой ситуации является Интернетом, а что — Всемирной паутиной.

Нужно разделить используемую инфраструктуру и конкретную службу. Само подключение компьютера к множеству сетей не является веб-страницей. Страница, ссылка и браузер относятся к работе с WWW.

1. Определим Интернет как совокупность сетей, каналов связи, маршрутизаторов и подключённых устройств, через которые передаются данные.
2. Определим WWW как службу, предоставляющую веб-страницы, связанные гиперссылками.
3. Свяжем элементы ситуации: браузер отправляет запрос через Интернет, а получает страницу, используя службу WWW.

Ответ: Интернетом является общая сеть и её инфраструктура, по которой проходит запрос. Всемирная паутина — служба, с помощью которой ученик открывает веб-страницу по ссылке.

Компьютер отправляет файл на сервер, но отдельные части данных идут разными маршрутами. Объясните, как получатель может восстановить файл.

Файл перед отправкой разбивается на пакеты, потому что сеть передаёт небольшие порции данных. Разные маршруты не уничтожают связь между частями: в пакетах сохраняются адреса и сведения о принадлежности к сообщению. TCP контролирует, чтобы результат соответствовал исходному файлу.

1. Отправитель делит файл на части и нумерует их в рамках передачи.
2. IP направляет пакеты к адресу сервера, причём отдельные пакеты могут пройти через разные узлы.
3. TCP на сервере проверяет получение частей, располагает их по номерам и запрашивает повторно те, которые потерялись или были повреждены.

Ответ: Получатель восстанавливает файл, собирая пакеты по номерам после проверки TCP. Поэтому разные маршруты отдельных частей не мешают получить исходные данные.

Пользователь вводит имя сайта, а браузер получает страницу с удалённого компьютера. Опишите основные этапы обмена.

В этой ситуации браузер выступает клиентом, а удалённый компьютер с нужными ресурсами — сервером. Имя сайта должно быть связано с сетевым адресом, чтобы запрос можно было направить. Затем веб-служба передаёт клиенту содержимое страницы по правилам TCP/IP.

1. Пользователь вводит адрес, после чего браузер определяет, к какому серверу нужно обратиться.
2. Браузер отправляет серверу запрос через сеть; IP помогает доставить пакеты, а TCP обеспечивает их надёжную передачу.
3. Сервер обрабатывает запрос и возвращает файлы страницы, а браузер собирает данные и отображает результат.

Ответ: Обмен идёт от запроса клиента к серверу и затем возвращается в виде данных веб-страницы. WWW определяет работу с этой страницей, а Интернет и TCP/IP обеспечивают её передачу.

Типичные ошибки

Считать Интернет и WWW одним и тем же. Ошибка появляется потому, что сайты — самый заметный для пользователя способ работы в сети. Проверка проста: вспомните, что электронная почта и передача файлов тоже используют Интернет, но не являются WWW.

Предполагать передачу одним потоком по одному маршруту. Так кажется, если смотреть только на готовый результат, а не на работу сети внутри. Проверьте себя: данные могут быть разбиты на пакеты, а TCP затем соберёт их в исходном порядке.

Считать протокол отдельной программой или устройством. Протокол — это согласованные правила обмена, хотя программы и устройства могут их реализовывать. Если речь идёт о формате, адресации или порядке действий, проверяемое понятие является правилом, а не самостоятельным прибором.

Путать сервер с самим сайтом. Сервер — компьютер или программа, предоставляющие данные и услуги, а сайт — набор веб-страниц и связанных материалов. Чтобы проверить различие, спросите: где хранятся и обрабатываются данные и что именно видит пользователь.

Связь с другими темами

До изучения глобальных сетей полезно знать устройство локальной сети и назначение сетевых устройств. Маршрутизаторы, коммутаторы и точки доступа помогают понять, как данные перемещаются между узлами. Эти знания связывают знакомую сеть кабинета с Интернетом.

Тема опирается на представления об адресации, передаче и кодировании данных. Адрес сообщает, куда направлять информацию, а кодирование позволяет представить её в форме, пригодной для передачи. Без этих понятий трудно объяснить работу пакетов и протоколов.

Понимание глобальных сетей пригодится при изучении веб-технологий, информационной безопасности и облачных сервисов. Веб-технологии используют обмен клиента с сервером, безопасность защищает этот обмен, а облачные сервисы размещают данные на удалённых серверах.

Что запомнить

• Глобальная сеть связывает устройства и сети на больших расстояниях.
• Интернет — совокупность взаимосвязанных сетей.
• Данные в сети передаются пакетами.
• TCP/IP задаёт важные правила передачи данных в Интернете.
• Клиент отправляет запрос, сервер предоставляет ответ.
• WWW — служба Интернета, а не синоним Интернета.