6.3. Глобальная компьютерная сеть Интернет

Определения и обозначения

Интернет — глобальная система взаимосвязанных компьютерных сетей, обменивающихся данными по общим правилам. В неё входят самостоятельные сети организаций, провайдеров и домов, соединённые между собой. Благодаря этому устройства могут обмениваться информацией независимо от того, где они находятся.

Протокол передачи данных — набор правил, по которым устройства и программы обмениваются данными в сети. Протоколы TCP/IP определяют, как указать адрес получателя, передать части сообщения и проверить результат. Без общих правил разные устройства не смогли бы правильно понимать друг друга.

IP-адрес — числовой адрес устройства или другого сетевого узла, используемый для его идентификации и доставки данных. Он помогает определить, куда направить пакет. Поэтому IP-адрес можно сравнить с адресом дома в обычной почтовой системе.

Доменное имя — удобное для человека буквенное обозначение сетевого узла, которое служба DNS сопоставляет с IP-адресом. Имя проще запомнить, чем длинную последовательность чисел. После такого сопоставления компьютер использует найденный IP-адрес для связи с нужным узлом.

Как это устроено

Интернет объединяет множество самостоятельных сетей и компьютеров, потому что одна организация не управляет всеми подключёнными устройствами. У каждой сети могут быть свои владельцы, оборудование и внутренние правила, но для связи с другими сетями используются общие протоколы. Если одна часть сети временно недоступна, данные иногда можно направить через другой участок, поэтому Интернет не зависит от единого центрального компьютера.

Передаваемое сообщение делят на небольшие части — пакеты, потому что крупный непрерывный поток было бы сложнее передавать и восстанавливать при сбоях. Каждый пакет получает служебную информацию, включая адрес назначения, и отправляется через сеть. Такое деление позволяет нескольким сообщениям одновременно использовать линии связи, а при потере повторно передать только нужную часть.

Протоколы TCP/IP задают правила взаимодействия устройств. IP связан с адресацией: он помогает определить направление движения пакетов и доставить их между сетями. TCP контролирует передачу: нумерует части сообщения, проверяет получение и помогает восстановить правильный порядок, поэтому роли этих протоколов не следует смешивать.

Перед отправкой запроса доменное имя преобразуется в IP-адрес с помощью DNS — системы доменных имён. Компьютеру нужен числовой адрес, чтобы найти конкретный сетевой узел, а человеку удобнее работать с запоминающимся именем. DNS выполняет именно поиск соответствия и не передаёт содержимое самой веб-страницы.

Путь пакетов может проходить через несколько маршрутизаторов, сетей и других промежуточных устройств. Разные пакеты одного сообщения способны двигаться разными маршрутами, если сеть выбирает их по текущей доступности. На стороне получателя пакеты проверяются и собираются в исходное сообщение, а потерянные части TCP может запросить повторно.

Адресация и передача данных в Интернете

В таблице сначала ищите понятие, которое встретилось в условии или при работе браузера. Затем смотрите, какую задачу оно выполняет, и отделяйте адресацию от контроля передачи. Например, DNS находит адрес, IP доставляет пакеты, а TCP проверяет, что сообщение передано правильно.

Разбор задач

Задача 1

Условие: пользователь вводит в браузере доменное имя сайта. Опишите, что должно произойти до того, как компьютер сможет обратиться к серверу.

1. Браузер получает введённое доменное имя и формирует запрос к службе DNS.
2. DNS ищет соответствующую запись и возвращает IP-адрес сервера, на котором находится нужный ресурс.
3. Компьютер использует этот адрес, создаёт сетевой запрос и отправляет его пакетами серверу через Интернет.

Ответ: сначала доменное имя преобразуется DNS в IP-адрес, затем компьютер обращается по найденному адресу к серверу.

Задача 2

Условие: сообщение передаётся от компьютера отправителя к серверу через несколько сетей. Объясните, как адреса и протоколы помогают доставить данные.

1. Сообщение делится на пакеты, а к ним добавляются сведения, необходимые для передачи, в том числе адрес назначения.
2. IP использует адреса и помогает маршрутизаторам передавать каждый пакет между сетями к нужному узлу.
3. TCP контролирует части сообщения: проверяет их получение, учитывает порядок и помогает собрать исходные данные на сервере.

Ответ: IP обеспечивает адресацию и продвижение пакетов, а TCP контролирует надёжность передачи и восстановление сообщения.

Задача 3

Условие: при передаче сообщения один пакет не дошёл до адресата. Объясните, почему сообщение всё же может быть доставлено правильно.

1. TCP нумерует части сообщения и замечает, что среди полученных пакетов не хватает одного номера.
2. Получатель сообщает о пропуске или передающая сторона обнаруживает отсутствие подтверждения.
3. Недостающий пакет отправляется повторно, после чего TCP собирает все части в исходном порядке.

Ответ: сообщение может быть доставлено благодаря контролю TCP и повторной передаче потерянного пакета. Маршрутизацией пакета занимается IP, а обнаружением потери и восстановлением передачи — TCP.

Типичные ошибки

Ошибка: считать Интернет и Всемирную паутину одним и тем же. Так думают, потому что чаще всего пользуются Интернетом через сайты. Проверьте себя: Интернет — общая сеть и инфраструктура, а паутина — одна из её служб.

Ошибка: считать доменное имя и IP-адрес одинаковыми обозначениями. Их путают, потому что оба указывают на сетевой узел. Проверьте различие: имя удобно человеку, а числовой IP используется устройствами для идентификации и доставки.

Ошибка: думать, что DNS передаёт содержимое сайта. Такое предположение возникает из-за того, что DNS участвует перед открытием страницы. Проверьте себя: DNS только находит IP-адрес, а данные сайта передаются отдельными сетевыми запросами.

Ошибка: представлять передачу как движение всего сообщения по одному маршруту. На самом деле сообщение делится на пакеты, которые могут идти разными путями. Проверьте себя: спросите, что произойдёт при потере одного пакета, и вспомните о контроле TCP и повторной отправке.

Связь с другими темами

До изучения темы нужны представления о компьютерной сети, узле сети и обмене данными между устройствами. Эти понятия объясняют, что именно соединяется в Интернете и какие сведения передаются.

Тема опирается на знания об адресах и правилах передачи данных. Они пригодятся при изучении сетевых служб, браузера и способов обращения программ к удалённым ресурсам.

Понимание Интернет-адресации связано с URL и электронной почтой: и там, и там нужно определить адрес ресурса или получателя. Эти знания также помогают безопаснее пользоваться сетевыми ресурсами и внимательнее проверять адреса сайтов.

Что запомнить

• Интернет — глобальное объединение взаимосвязанных компьютерных сетей.
• Обмен данными в Интернете подчиняется протоколам.
• IP-адрес помогает идентифицировать узел и доставлять ему данные.
• Доменное имя удобнее для человека, чем числовой IP-адрес.
• DNS сопоставляет доменные имена с IP-адресами.
• TCP/IP обеспечивает передачу данных по сети: TCP контролирует передачу, а IP связан с адресацией и доставкой пакетов.