§ 4. Глобальная сеть Интернет

Определения и обозначения

Глобальная компьютерная сеть — сеть, объединяющая компьютеры и локальные сети, расположенные в разных местах. Интернет называют глобальной сетью, потому что он связывает сети по всему миру, а не ограничивается одним зданием или городом. Благодаря этому пользователи и серверы, находящиеся далеко друг от друга, могут обмениваться данными. Интернет состоит из множества связанных сетей, а не из одного большого компьютера.

Протокол передачи данных — набор правил, по которым устройства обмениваются информацией. Отправитель и получатель должны соблюдать совместимые правила, иначе они могут по-разному понимать адреса, порядок данных или способ сообщения об ошибке. Протоколы помогают договориться о том, как отправлять и принимать информацию. Это похоже на общий язык, который позволяет устройствам взаимодействовать.

IP-адрес — числовой адрес устройства в сети. Он нужен, чтобы сеть могла определить, куда направлять пакеты с данными. Если адрес получателя указан правильно, маршрутизаторы смогут пересылать пакеты в нужную сторону. Без адресации невозможно было бы отличить устройства друг от друга при доставке информации.

Доменное имя — удобное для человека имя интернет-ресурса, например имя сайта. Компьютерам для сетевого обмена необходим числовой IP-адрес, поэтому доменное имя само по себе не заменяет адрес. DNS находит IP-адрес, соответствующий введённому имени. Пользователю достаточно запомнить понятное имя, а поиск числового адреса выполняется автоматически.

Как это устроено

Интернет объединяет множество самостоятельных сетей, созданных и обслуживаемых разными организациями. Чтобы компьютер одной сети мог передать информацию компьютеру другой, участникам нужны общие правила и способы адресации. Протоколы определяют, как представлять и передавать данные, а адреса помогают понять, кому их доставить. Без этой общей основы отдельные сети не смогли бы согласованно обмениваться информацией.

Перед отправкой большое сообщение обычно делят на части — пакеты. Так сети могут передавать небольшие порции данных и использовать каналы связи для разных сообщений, вместо того чтобы занимать путь одним непрерывным потоком. Пакеты одного сообщения могут пройти разными маршрутами, поскольку условия в сети меняются. На устройстве получателя их собирают в исходное сообщение, а сведения о порядке частей помогают сделать это правильно.

Пакеты пересылают маршрутизаторы — устройства, соединяющие сети. Получив пакет, маршрутизатор смотрит на адресную информацию и выбирает, куда передать его дальше, чтобы он приблизился к нужной сети или устройству. Следующий маршрутизатор повторяет это действие, пока пакет не достигнет адресата. Путь не обязательно заранее проходит через один и тот же набор устройств: он может меняться в зависимости от доступных соединений.

TCP/IP — набор согласованных протоколов, на которых основана передача данных в Интернете. IP связан с адресацией и доставкой пакетов между сетями, поэтому он помогает направить их к нужному адресу. TCP решает другую задачу: помогает проверить, что данные дошли, и собрать их в правильном порядке; при необходимости он может организовать повторную передачу потерянных частей. Совместная работа этих протоколов позволяет передавать большие сообщения, хотя по сети отдельно перемещаются пакеты.

DNS — система, которая помогает узнать IP-адрес по доменному имени. Человеку проще ввести запоминающееся имя сайта, чем числовой адрес сервера, но для соединения компьютеру нужен адрес. Устройство обращается к DNS с вопросом о соответствии имени адресу и получает результат поиска. Затем оно может отправить запрос на сервер, где размещён сайт.

Адресация и передача данных в Интернете

Сравнивайте строки таблицы, чтобы не путать имя ресурса, числовой адрес и способ их сопоставления. Пользователь обычно работает с доменным именем, а для доставки данных сети используют IP-адрес. TCP/IP описывает правила обмена, а не название конкретного сайта или устройства.

Разбор задач

Задача 1. Пользователь вводит доменное имя сайта. Как компьютер находит адрес сервера? Нужно проследить, что происходит между вводом имени и отправкой запроса: имя удобно человеку, но для соединения требуется IP-адрес. Значит, сначала нужно узнать, какой числовой адрес соответствует имени.

1. Компьютер получает введённое доменное имя и проверяет, есть ли уже сохранённый результат его поиска.
2. Если подходящего результата нет, устройство обращается к DNS с запросом о соответствии имени IP-адресу.
3. DNS возвращает найденный адрес, после чего компьютер может направить запрос серверу сайта.

Ответ. DNS помогает сопоставить доменное имя и IP-адрес сервера. Получив числовой адрес, компьютер использует его для соединения и отправки запроса. Само доменное имя остаётся удобным способом указать нужный ресурс.

Задача 2. Сообщение отправляется с одного компьютера на другой через несколько сетей. Как оно достигает адресата? Следует различать всё сообщение и отдельные пакеты: пакеты могут передаваться независимо. Для пересылки между сетями нужны маршрутизаторы, а для доставки — адресная информация.

1. Сообщение делится на пакеты, которым нужны сведения, позволяющие направить их к получателю.
2. Маршрутизатор принимает пакет, изучает его адресную информацию и пересылает дальше — к следующей сети.
3. Другие маршрутизаторы продолжают пересылку, пока пакеты не достигнут сети адресата и его устройства.
4. Получатель собирает пакеты в исходное сообщение, используя сведения об их порядке.

Ответ. Пакеты проходят через цепочку маршрутизаторов, каждый из которых пересылает их дальше по адресу. Они могут добираться разными путями, а устройство-получатель собирает полученные части. Маршрутизатор отвечает за пересылку, а не за понимание содержания сообщения.

Задача 3. Большой файл разделён на пакеты; часть пакетов идёт разными маршрутами, а один задерживается. Как получатель восстановит файл? Разные пути означают, что части могут прибыть не по порядку. Поэтому важны сведения о порядке частей и проверка того, что всё необходимое получено.

1. Пакетам присваиваются номера или другие сведения о порядке, чтобы различать части файла.
2. Получатель проверяет, какие части пришли, и размещает их в нужной последовательности.
3. Если часть задержалась или потерялась, механизмы TCP могут определить, что данные не собраны полностью, и запросить повторную передачу.
4. После получения недостающих частей данные собираются в файл и проверяются средствами протоколов.

Ответ. Нумерация помогает восстановить правильный порядок, даже если пакеты пришли разными путями. Проверка доставки позволяет обнаружить недостающую часть и запросить её повторно. TCP помогает собрать переданные данные, тогда как IP участвует в доставке пакетов по адресам.

Типичные ошибки

Ошибка — считать Интернет и Всемирную паутину одним и тем же. Их путают, потому что сайты и веб-страницы — самая заметная для пользователя часть работы сети. Но Интернет — инфраструктура, объединяющая сети, а веб — только один из сервисов, работающих поверх неё. Проверь себя: подумай, может ли через Интернет работать не только сайт, но и, например, электронная почта.

Ошибка — считать доменное имя и IP-адрес одним и тем же. Оба понятия связаны с доступом к ресурсу, поэтому кажется, что это два названия одного адреса. На самом деле доменное имя удобно запоминать человеку, а IP-адрес используется для сетевой доставки; DNS помогает найти соответствие между ними. Проверь себя: если имя можно прочитать как слово, а адрес записан числами, скорее всего, перед тобой разные понятия.

Ошибка — представлять сообщение как единый непрерывный поток, который всегда идёт одним маршрутом. Так кажется, если мысленно соединить отправителя и получателя прямой линией. В действительности сообщение передаётся пакетами, которые могут следовать разными путями и прибывать в разном порядке. Проверь себя: спроси, как получатель узнает порядок частей и что произойдёт, если одна из них задержится.

Ошибка — думать, что маршрутизатор создаёт или понимает содержимое сообщения. Его роль легко преувеличить, потому что пакет проходит через него на пути к адресату. Маршрутизатор пересылает пакет между сетями, опираясь на адресную информацию, а не решает, что означает текст или файл. Проверь себя: раздели вопрос «куда направить пакет?» и вопрос «что говорится в сообщении?» — это разные задачи.

Связь с другими темами

Перед изучением этой темы полезно знать, что такое компьютерная сеть, сервер и клиент. Клиент отправляет запрос, а сервер предоставляет данные или услугу; сеть позволяет им обмениваться информацией. Эти понятия помогают понять, кто участвует в обращении к сайту. Затем можно проследить, как запрос проходит от клиента к серверу.

Знание IP-адресации и протоколов пригодится при изучении локальных сетей и настройки сетевых устройств. Оно помогает разбираться, почему для соединения важны адреса и согласованные правила обмена. Те же идеи используются интернет-сервисами, хотя конкретные действия сервисов могут различаться. Поэтому тема связывает основы сетей с практическим использованием Интернета.

Что запомнить

• Интернет объединяет множество сетей по всему миру.
• Устройства обмениваются данными по общим протоколам.
• Сообщения передаются по сети пакетами.
• IP-адрес помогает определить устройство в сети.
• Доменное имя удобно запоминать, а DNS связывает его с IP-адресом.
• Маршрутизаторы пересылают пакеты между сетями.