§ 1. Организация сети Интернет

Определения и обозначения

Интернет — глобальная система взаимосвязанных компьютерных сетей, обменивающихся данными по общим правилам. Иными словами, это не один компьютер и не одна сеть, а множество сетей, соединённых друг с другом. Такое объединение позволяет устройствам обмениваться информацией, даже если они находятся далеко и подключены к разным сетям.

IP-адрес — числовой адрес устройства в сети, используемый для его идентификации и доставки данных. Его можно сравнить с адресом получателя: без него сети было бы трудно определить, куда направить информацию. IP-адрес нужен, чтобы связать отправляемые данные с конкретным устройством или сетевым ресурсом.

Доменное имя — удобное для человека имя сетевого ресурса, связанное с его IP-адресом. Числовые адреса неудобно запоминать, поэтому для обращения к сайтам используют понятные символьные имена. Доменное имя помогает пользователю найти нужный ресурс, но само по себе не заменяет адрес, используемый для передачи данных.

DNS — система, которая находит IP-адрес по доменному имени. Когда пользователь вводит имя сайта, DNS помогает устройству узнать, по какому числовому адресу искать ресурс. Благодаря этому человеку не нужно запоминать IP-адреса всех сайтов, которыми он пользуется.

Как это устроено

Интернет объединяет множество отдельных сетей, потому что устройства не соединены все напрямую друг с другом. Данные могут пройти через несколько сетей и промежуточных устройств, прежде чем достигнут адресата. Благодаря такому устройству сети удалённые компьютеры могут обмениваться информацией, даже если между ними нет прямого соединения.

Обычно устройство подключается к Интернету через провайдера — организацию, которая предоставляет доступ к сети. Провайдер связывает сеть пользователя с другими сетями и помогает передавать данные дальше. Это нужно потому, что домашний компьютер или телефон сам по себе не имеет прямого подключения ко всем сетям мира.

Для обмена данными нужны общие правила, иначе устройства могли бы по-разному понимать адреса и порядок передачи информации. Такие правила называются протоколами; TCP/IP — набор протоколов, обеспечивающий адресацию и передачу данных между устройствами. Благодаря общим правилам устройства и сети могут взаимодействовать, даже если они изготовлены разными производителями.

Передаваемую информацию часто делят на небольшие части — пакеты. Так данные удобнее направлять по сети, а маршрутизаторы — устройства, выбирающие путь передачи, — пересылают пакеты к получателю. Когда пакеты доходят до устройства адресата, из них собирается исходная информация.

Пользователь обычно вводит доменное имя, потому что его легче запомнить, чем числовой адрес. Сначала устройство обращается к DNS, чтобы найти соответствующий IP-адрес, а затем использует найденный адрес для связи с ресурсом. Так понятное имя помогает начать соединение, но для доставки данных требуется сетевой адрес.

Как адресуют сетевые ресурсы

В таблице показаны три связанные, но не одинаковые вещи: адрес, понятное имя и система поиска адреса. Если нужно понять, что вводит пользователь, найдите строку «Доменное имя»; если речь о доставке данных — строку «IP-адрес». DNS связывает эти понятия, находя числовой адрес по имени.

Разбор задач

Задача 1. Объяснить, зачем компьютеру, подключённому к Интернету, нужен IP-адрес. Важно связать адрес не просто с наличием подключения, а с обменом данными. Для ответа проследим, что происходит, когда информация направляется конкретному устройству.

1. Сначала определяем роль компьютера: во время обмена он может быть отправителем или получателем данных. Сети должны различать его среди других устройств.
2. Затем учитываем, что данные проходят через сети и промежуточные устройства. IP-адрес указывает, какому устройству предназначена передаваемая информация.
3. Наконец, связываем адрес с доставкой: без адреса сети не смогли бы направить данные нужному компьютеру. Поэтому IP-адрес требуется для сетевой идентификации и передачи информации.

Ответ. IP-адрес помогает определить компьютер в сети и доставить ему данные. Он выполняет роль числового адреса получателя.

Задача 2. Пользователь ввёл доменное имя сайта; нужно описать, как устройство находит ресурс. Не следует считать, что имя само по себе является числовым адресом. Проследим последовательность от запроса имени до обращения к сайту.

1. Устройство отправляет запрос к DNS с доменным именем сайта. Это необходимо, потому что для сетевой адресации требуется соответствующий IP-адрес.
2. DNS находит IP-адрес, связанный с указанным именем, и сообщает его устройству. Теперь у компьютера есть адрес, по которому можно искать ресурс.
3. Устройство обращается к сайту по найденному IP-адресу. После установления связи данные сайта передаются отдельно от DNS-запроса.

Ответ. Устройство обращается к DNS, получает связанный с доменным именем IP-адрес, а затем связывается с ресурсом по этому адресу. DNS помогает найти адрес, но не загружает содержимое сайта.

Задача 3. Данные отправляются с компьютера на сервер, находящийся в другой сети; нужно объяснить путь передачи. Сервер — это компьютер, предоставляющий сетевой ресурс или услугу. Чтобы описать обмен, рассмотрим и правила передачи, и движение самих данных.

1. Компьютер использует правила TCP/IP, чтобы адресовать данные нужному серверу. Эти протоколы помогают устройствам обмениваться информацией по согласованным правилам.
2. Данные делятся на пакеты, потому что сеть передаёт информацию небольшими частями. Маршрутизаторы направляют пакеты через соединённые сети в сторону адресата.
3. Пакеты могут пройти через несколько сетей и маршрутизаторов. На сервере они собираются в исходную информацию, поэтому путь передачи не обязательно является одним непрерывным соединением.

Ответ. Компьютер передаёт данные по правилам TCP/IP, разделив их на пакеты. Маршрутизаторы направляют пакеты через сети к серверу, где информация собирается.

Типичные ошибки

Ошибка — считать Интернет и Всемирную паутину одним и тем же. Их часто смешивают, потому что веб-сайты — самая заметная для пользователя часть работы в Интернете. Проверьте себя: Интернет — объединение сетей, а паутина — одна из служб, использующих эту инфраструктуру.

Ошибка — полагать, что доменное имя и IP-адрес обозначают одно и то же. Путаница возникает потому, что оба связаны с одним сетевым ресурсом. Проверьте себя вопросом: имя удобно человеку и состоит из символов, а IP-адрес используется для сетевой адресации и является числовым.

Ошибка — думать, что данные всегда идут одним непрерывным потоком по одному пути. Так кажется, если представлять соединение как единственный канал от отправителя к получателю. Проверьте себя: информация может делиться на пакеты, а маршрутизаторы способны направлять их разными путями.

Ошибка — считать, что DNS передаёт содержимое сайта. Такое предположение появляется, потому что запрос к DNS происходит перед обращением к ресурсу. Проверьте себя по задаче DNS: система находит IP-адрес по доменному имени, а данные сайта передаются отдельно.

Связь с другими темами

Для понимания организации Интернета полезно знать, что такое компьютер, компьютерная сеть и передача данных между устройствами. Эти понятия помогают представить, какие устройства обмениваются информацией и почему им нужны правила и адреса.

Знание адресации и протоколов пригодится при изучении сетевых служб, веб-страниц и способов безопасной работы в Интернете. Оно помогает понять, как устройство находит ресурс и передаёт ему данные. При этом понимание сетевого обмена также помогает внимательнее относиться к тому, с какими ресурсами устанавливается связь.

Что запомнить

• Интернет объединяет множество взаимосвязанных компьютерных сетей.
• Для обмена данными устройства используют общие протоколы.
• IP-адрес помогает определить устройство или ресурс в сети.
• Доменное имя — удобный способ обратиться к сетевому ресурсу.
• DNS находит IP-адрес по доменному имени.
• Данные могут передаваться пакетами через разные сети и маршрутизаторы.