Реферат: Интернет
МИРОВАЯ СЕТЬ INTERNET
План
Введение
1. Предпосылки к появлению Internet
2. Как появилась сеть Internet
3. Принципы работы Internet
Введение
Что такое Internet Ч в общих чертах знает уже каждый. Это нечто,
объендиняющее множество компьютерных сетей. Выступления по Internet глав
мнонгих государств постоянно показываются по телевидению. Сейчас все наиболее
важные новости впервые появляются на страницах Internet и лишь затем
попандают на страницы газет и журналов и даже в телевизионные передачи.
Об Internet выпущено множество книг. И тем не менее жажда к познанию этого
явления очень велика. Да, Internet нельзя рассматринвать просто как некую
локальную сеть, вроде той, что встречается в университентах или в крупных
фирмах. И вообще Internet это не столько совокупность сетей или современных
технических устройств, сколько новое социальное явление. Ибо впервые в
истории Человечества всемирная Internet дала возможность свонбодного обмена
любой информацией, без каких либо государственных границ, национальных или
религиозных интересов, без какой либо принадлежности ее клиентов к
этническому и даже этическому классу.
Internet это царство Индивидуализма! Internet в области предоставления
информации ликвидирует разницу между большими и малыми городами, миронвыми
монополиями и маленькими частными компаниями, между академиками и студентами
(и даже школьниками), между белыми, черными, желтыми. Вы можете на весь мир
объянвить о новом научном открытии. Internet вырабатывает новый стиль общения
людей, в основе которого ленжит подлинный плюрализм мнений или, говоря проще,
уважение к любому мненнию, даже если оно коренным образом отлично от вашего.
1. Предпосылки к появлению Internet
О сетях вообще
Когда говорят о том, что сеть Internet (или по-нашему "Интернет") зародинлась
в самом конце двадцатого века, то в историческом аспекте это не совсем
вернно. Оставим в покое тот давний период, когда наш древний предок homo
sapiens рыболов впервые придумал сети (nets), в кои по сей день попадается
так и не поумнневшая за многие тысячелетия рыбешка. Не будем пока вспоминать
и о таких блангородных тварях, как пауки, которые еще в доисторические
времена умели плести свои сети, с которыми, кстати говоря, частенько
сравнивают и сеть Internet.
Мы будем говорить о сетях электрических, а не паучьих или рыболовных.
Фактически первая такая сеть появилась вскоре после того, как в 1876 году
Александэр Белл подарил Человечеству свое гениальное изобретение Ч
теленфонный аппарат. Следом появился электрический телеграф. С этих пор
телефоннные и телеграфные линии быстро опутали весь земной шар и были даже
проложены по дну морей и океанов. Сеть обычных библиотек тоже много дала
создателям Internet.
Итак, в конце 18-го века родились телефонная и телеграфная сети Ч
совонкупность большого числа проводных линий связи, позволяющих абонентам
обнмениваться информацией, находясь вдали друг от друга. Телефонная связь
основана на использовании аналоговых (непрерывных) сигналов, передаваемых по
проводам, тогда как телеграфная Ч это типичный пример передачи информанции в
дискретной (цифровой) форме, при которой любой передаваемый символ кодируется
определенным кодом (например, азбукой Морзе). Для передачи цифнровых кодов
обычно используются двоичные коды, при которых сигнал в линии представлен
двумя значениями Ч есть ток в линии или его нет.
Потом возникла радиосвязь, в которой для передачи информации были
иснпользованы электромагнитные волны, предсказанные прозорливым Генрихом
Герцем и впервые примененные на практике нашим соотечественником Алекнсандром
Поповым. Она началась с передачи телеграфных сообщений без провондов, но
быстро освоила передачу голоса, музыки и изображений (телевидение). Итальянец
Маркони много сделал в этой области и заслуженно считается пионенром в
практическом применении радиоволн.
Достоинство радиосвязи в том, что она не требует проводов для передачи
информации, поскольку электромагнитные волны со скоростью света
распростнраняются в свободном пространстве и в атмосфере. Однако технические
средства радиосвязи намного дороже, чем средства телефонной связи. Для
осуществления радиосвязи нужен источник электромагнитных волн
(радиопередатчик с антенной) и их приемник (тоже с антенной), причем они
должны иметь возможнность настраиваться на радиосигналы определенных частот с
целью их выделенния (селекции) из массы таких сигналов.
Постепенно происходит слияние различных видов связи. Так появилась сотовая и
пейджинговая связь, охватывающая территории больших и малых гонродов. Венцом
развития радиосвязи является спутниковая радиосвязь, способнная одновременно
охватить огромные пространства Земли и вести передачу в сотнях и тысячах
телефонных и телевизионных каналах одновременно. В ее осннове лежит передача
информации на спутник, парящий над Землей, или систенму спутников Земли, с
последующей трансляцией на определенные (достаточно обширные) области Земли.
Уже в наши дни ученые научились передавать информацию светом путем изменения
интенсивности светового потока Ч его модуляции. Для этого были созданы
световые волокна, в которых свет передается за счет многократных отнражений
от стенок волокна. Первые световые волокна ослабляли световой сигннал в
десятки раз на каждый километр волокна. Но у современных световых волокон он
ослабевает куда меньше, чем электрический ток, передаваемый по обычным
проводам или даже по коаксиальным кабелям (проводам, располонженным в экране
круглого сечения). Благодаря этому получили широкое раснпространение
световолоконные линии связи с огромной скоростью передачи информации,
передающие одновременно многие тысячи телефонных разговоров и телевизионных
передач.
Для соединений сотен, тысяч и затем миллионов абонентов телефонной связи друг
с другом были созданы телефонные автоматические станции Ч АТС. С их
возникновения началась эра телекоммуникаций. Роль связи в экономике и в
общественной жизни всех стран непрерывно возрастала. Совершенствовалась
техника связи, в том числе и бытовая. Наряду с телефонными аппаратами в
экснплуатацию были запущены телеграфные и факсимильные аппараты, вовсю
разнвивалась и смыкалась с мировой телефонией радиосвязь. Мир готовился к
созданию глобальных сетей связи самого различного типа Ч телефонных,
рандиосвязи, спутниковых и компьютерных.
О развитии связи
Вторая мировая война способствовала резкому росту разработок средств связи.
Огромные по своим масштабам военные действия и управление ими тренбовали
применения новых средств связи. Войны и последующие испытания
ядерного оружия показали крайне низкую надежность аналоговой электричеснкой
связи, к коей принадлежит телефония и обычная радиосвязь. Порою перерензанный
в одном месте телефонный провод мог иметь катастрофические последствия для
стратегических военных или коммерческих операций.
Оказалось, что при ядерном взрыве на большой высоте возникает импульснное
электромагнитное излучение, способное мгновенно вывести из строя больншую
часть обычных средств связи в целых регионах и даже странах. А к чему может
привести выход из строя современного спутника связи, мы были свидетенлями в
1998 году. Тогда в считанные секунды многие миллионы американцев лишились
ставшей для них вполне привычной оперативной связи.
Между тем роль средств связи в экономике стран и в их оборонном потеннциале
непрерывно росла. Появилась потребность в таких средствах связи, котонрые
были бы живучи даже при выходе из строя большей части их оборудования.
Возросший международный обмен делал желательным глобальный характер танкой
системы связи.
Запуск первого спутника Земли в СССР обострил далеко не мирное соревннование
между ним и США. Он же наглядно показал всему миру, что мировое лидерство
ныне лежит в сфере новых технологий. На этот вызов США ответили созданием
Агентства перспективных научных исследований при министерстве обороны ARPA
(Advances Research Projects Agency) и гигантскими капиталонвложениями в такие
технологии и прежде всего в космос, в технику связи, комнпьютерную технику и
средства телекоммуникаций.
Тем временем ученые многих стран не желали мириться с ограничениями своей
деятельности и стремились к международным контактам и обменам. На этом фоне
возникли многочисленные проекты глобальных распределенных сентей связи,
которые быстро привели к созданию мировой интернациональной сети Internet. В
ней был использован богатейший опыт разработок военных, унинверситетских и
иных сетей национального значения.
2. Как появилась сеть Internet
Роль компьютеров в создании сетей связи
В основе Internet лежит применение одного из новейших достижений нануки и
техники Ч цифровых компьютеров, популярно описанных, например в [18,19].
Благодаря успехам микроэлектроники они стали миниатюрными, пернсональными и
даже блокнотными (notebook) и карманными (subnotebook). Но, главное, они
оказались идеальным средством для создания миниатюрных цифнровых систем
связи, отличающихся не только высокой точностью и надежнонстью в передаче
информации, но и возможностью применения современных средств шифровки и
дешифровки ее, а также сжатия (компрессии) и декомпреснсии информации.
Чуть ли не с самого их зарождения компьютеры пытались объединять в сенти.
Первое время это были только специальные локальные сети, объединяющие
компьютеры крупных предприятий и учреждений. Для этого были созданы
спенциальные сетевые карты, с помощью которых и тех или иных соединительных
линий (кабельных, в виде параллельно расположенных либо скрученных провондов
и так далее) компьютеры могли обмениваться информацией.
На этапе создания локальных сетей компьютеры стали подразделять по их
основному назначению. Мощные высокопроизводительные компьютеры, на осннове
которых делались сети, получили название серверов. Некоторые из них Ч
файловые серверы Ч специально предназначались для хранения огромных маснсивов
информации в виде файлов Ч блоков информации, имеющих свое имя и
воспринимаемых как нечто целое. А подключаемые к серверам менее мощные
компьютеры (чаще всего персональные Ч ПК) получили название рабочих станнций
или терминалов.
Локальные сети могут иметь различную структуру сети. Например, радинальная
сеть образуется, когда к одному мощному серверу подключен отдельнынми линиями
ряд рабочих станций. Если компьютеры объединены в кольцо, сеть называют
кольцевой и так далее. В последнее время широкое распространение получили
одноранговые сети Ч все компьютеры в них по рангу равны, так что серверов
такая сеть не имеет (хотя вполне возможно включение их в нее). Недонстатком
локальных сетей является ограниченность расстояний между компьюнтерами Ч
нередко это расстояние не превышает 1Ч2 км и даже меньше.
Вскоре были разработаны устройства для МОдуляции цифровых сигналов и их
ДЕМодуляции Ч модемы. Они позволяют превращать цифровые сигналы компьютеров в
аналоговые, передаваемые по телефонной линии связи, и наобонрот. В результате
появилась возможность обмена информацией между удаленнными на огромные
расстояния компьютерами через модемы с помощью уже построенных и довольно
распространенных телефонных линий. С этого момента появление Internet как
всемирной интернациональной сети стало неизбежным по самой логике развития
компьютеров и средств связи.
Цифровая техника между тем стала применяться и в телевидении, видеонзаписи и
в аудиотехнике. Взамен аналоговых грампластинок были созданы цифнровые
оптические компакт-диски (CD). На их компьютерных вариантах (CD-ROM и DVD)
можно разместить материалы десятков толстых талмудов Ч так появились
электронные энциклопедии и справочники, а затем и диски с сотннями песен и
даже с видеофильмами.
Отпала проблема ухудшения копий при перезаписи и тиражировании иннформации Ч
цифровая информация при определенных мерах способна переданваться без
малейших искажений и сколько угодно раз. Лучшие магнитофоны и
телевизоры, проигрыватели дисков, фотокамеры и видеокамеры стали цифронвыми!
Наметился переход и к цифровым АТС, дающим более надежные соединенния и за
меньшее время, чем у прежних АТС. Словом, наступил век цифровой техники и
Internet!
Применение цифровых методов для обработки информации позволило в ренальном
масштабе времени использовать хорошо отработанные компьютерные методы сжатия
цифровой информации. В итоге через телефонную линию, обычно передающую
сигналы с частотой до 2,5 кГц стало возможным передавать цифронвые сигналы со
скоростью до 20Ч33, а сейчас и до 56 Кбит/с и даже 112 Кбит/с (пока отметим,
что 1 Кбит это 1024 посылок двоичных сигналов в одну секунду). Впрочем, тут
надо сразу отметить, что в большинстве случаев скорость передачи информации
по сети Internet для рядовых пользователей редко превышает 28...33,6 Кбит/с.
Все это означало подлинный ренессанс в применении обычных телефоннных линий.
А специальные линии, например в виде коаксиальных кабелей, линний с
повышенной скоростью передачи цифровой информации ISDN (Integrated Services
Digital Network Ч цифровая сеть интегрированных служб) или светово-локонных
линий связи, позволили увеличить скорость передачи информации в сотни и даже
тысячи раз. Такие линии сейчас проложены между многими крупнными городами
мира. Они составляют часть весьма разнообразных технических средств Internet.
Появились сообщения о новых разработках сети Internet 2, оснновой которой
являются только высокоскоростные линии связи.
Все эти линии, узлы, серверы, поисковые системы, клиентские ПК и так далее
образуют ресурсы Internet, которые можно рассматривать как самую больншую в
истории Человечества, непрерывно расширяемую и доступную всем базу данных.
Число узлов в Internet составляет многие тысячи, лишь аннотационно-му
описанию их посвящен ряд толстых книг [9Ч11,17]. А число клиентских ПК уже
достигает полутора сотен миллионов.
Как функционирует Internet
Итак, вначале большие распределенные сети создали ученые и преподавантели
университетов, жаждущие международных обменов. Затем к этому поднключились
военные, оценившие невиданную ранее живучесть и надежность распределенных
сетей. Сети приобретали все более глобальный характер. Говонря об Internet
как о некоторой огромной сети, своей электронной мировой паутинной (World
Wide Web Ч или сокращенно WWW) опутавшей весь мир, надо постоянно помнить о
том, что она Ч совокупность множества самых различных сетей с согласованными
правилами (протоколами) работы.
Важно отметить, что по Internet передаются не полные сообщения, а пакенты Ч
части сообщений. Они снабжаются адресами и распространяются по разнным
направлениям, пока не будут где-то собраны в одно целое. Один и тот же пакет
может распространяться по нескольким ветвям сети с непременным
дубнлированием, что гарантирует его доставку даже при обрыве ряда ветвей.
Разумеется, пакеты имеют данные, указывающие на то, как их "сшить", что бы
полунчить исходное сообщение в первоначальном виде.
В общем ситуация здесь почти идентична той, что описали с большим юмонром
братья Стругацкие в своей известной книге о понедельнике, который начиннается
в субботу. Вы, вероятно, помните описанную в этой книге комическую
медицинскую конференцию, на которой некий хирург представил пациентку Ч самую
обычную даму с вырезанными гландами. Вначале коллеги подняли хинрурга на смех
за демонстрацию столь тривиальной операции. Но потом приветнствовали бурными
овациями Ч оказалось, что он вырезал гланды не через рот, а, пардон, через
задний проход пациентки.
Такова ситуация и с Internet. Вполне возможно, что, получая письмо по
электронной почте от своего соседа по подъезду, вы получите его не с
ближайншего компьютера, а от того, который стоит на противоположной стороне
нашенго земного шарика и исправно пересылает вам нужную информацию через
кабель, проложенный по дну Атлантического океана, или через спутник связи
Intelsat, повисший над экватором Земли. Путь прохождения пакетов называют
трассировкой.
По этой причине бесполезно приводить структуру сети Internet. На деле она
всегда оказывается совсем не той, что приводят иногда в статьях и книгах.
Конкретная структура сети во многом зависит от региона, в котором живет
польнзователь, и даже от возможностей конкретных фирм, предоставляющих услуги
Internet. Без специальных средств (они описаны в конце главы 2) путь ваших
сонобщений в Internet проследить вообще невозможно.
Тем не менее следует отметить, что Internet имеет ряд крупных опорных узлов,
объединенных высокоскоростными каналами связи Ч в основном свето-волоконными,
кабельными и спутниковыми. Основа узлов Ч это компьютеры-серверы, модемные
пулы и концентраторы. От них сеть разветвляется и охватывает многие тысячи
всевозможных сетей в различных городах и учрежденниях. От наиболее крупных
узлов идут ответвления к многочисленным пронвайдерам (поставщикам услуг
Internet), а от последних Ч уже к отдельным организациям и пользователям. Все
это весьма разветвленное и впрямь напоминнающее паутину сетевое хозяйство
функционирует как единое целое благодаря применению специальных протоколов
(правил передачи информации).
Развитие Internet
Мы знаем, что количество неизбежно переходит в качество. Так и огромнная сеть
Internet приобрела новое качество Ч высокую сохранность и доступнность
информации даже в условиях, когда многие ветви сети переставали работать или
давали сбои. Тут прямая аналогия с деревом Ч оно продолжает раснти и цвести,
даже если часть ветвей обрублена заботливым садовником или пронсто оторвана
мальчишкой-хулиганом.
Люди всегда стремились к общению, к новым знакомствам и к новым друнзьям. Все
это и дает нам Internet в первую очередь! Поэтому важно учитывать, что
Internet это не только великое множество сетей и компьютеров, но и еще
большое сообщество людей, перед которыми открылись новые и необъятные
гонризонты взаимного общения. Можно смело сказать, что Internet произвела
социнальную революцию в мировом масштабе, сняв все существовавшие ранее
барьеры в свободном распространении практически любой информации.
Пользователи Internet получили возможность обмениваться информацией без
каких-либо национальных ограничений и государственных границ, без деленния на
белых, желтых, черных или красных, бедных и богатых и так далее. Свои
страницы в Internet Ч сайты Ч ныне помещают в сети студенты, живущие в
обнщежитии, и президенты крупных стран.
Можно считать, что Internet в современном понимании роли этой сети рондилась
2 января 1969 года. В этот день были начаты работы над проектом ARPANET уже
упомянутого Агентства перспективных научных исследований ARPA. В этом проекте
впервые были использованы основополагающие понятия Internet Ч система
кодирования информации, протоколы работы сети и распренделенный характер
сети. А 2 сентября этого же года была осуществлена связь по телефонной линии
между двумя компьютерами в разных городах. Этот день и считается официальной
датой создания Internet.
Затем Национальный научный фонд США (NSF) создал сеть NSFNET. Она оказалась
более удачной и заменила ARPANET. А в 1987 году было создано ядро этой сети
(Backbon) из 13 центров в разных районах США. Подобные сети появинлись и в
других странах. В условиях демократии и свободы распространения иннформации
эти сети стали быстро объединяться, что превратило их в глобальную
интернациональную сеть Internet. В 1985 году в Internet было около двух тысяч
компьютеров, а сейчас их счет идет на многие десятки миллионов! Вся,
хранянщаяся на узлах и подключенных к ним компьютерах информация образует
ренсурсы Internet. Ныне они столь велики, что становятся для любого
пользователя необозримыми, поэтому без уменьшения его аппетитов в части
поиска информанции никак не обойтись.
3. Принципы работы Internet
Итак, разнообразие видов информации сильно затрудняло создание единонобразных
средств связи. Для пользователей Internet важно знать, что практиченски все
современные виды материальных носителей информации и среды их передачи
используются при работе в сети Internet. Ваш компьютер через модем подключен
к самой обычной телефонной линии, которая соединяет ваш телефоннный аппарат с
местной АТС. Она в свою очередь подключена (через обычную или несколько
улучшенную телефонную линию) к центральной АТС. Последняя монжет соединяться
с другими такими АТС (например, в других городах) самыми разными способами Ч
через коаксиальные или световолоконные линии коммунникации под землей,
радиолинии, спутниковые каналы связи и т.д.
Где тонко, там и рвется! Так гласит народная мудрость. И читатель вправе
задать вопрос Ч как же уживаются вместе такие разные средства связи, со столь
разной скоростью передачи информации Ч пропускной способностью? И не
опнределяется ли скорость передачи информации самым слабым звеном в цепочке
передачи информации Ч телефонной линией?
При ответе на эти вопросы важно четко понимать, что на самом деле в Internet
нет одной единой и непрерывной цепочки передачи информации с разнными ветвями
(нитями). Internet Ч сеть распределенная, она и впрямь напоминнает паутину.
Попавшиеся в паутину, сотканную пауком, мухи своим трепыханием поневоле
передают информацию о факте своего пленения пауку, причем сразу по многим
ветвям паутины. И, даже если часть нитей паутины обонрвана, паук узнает о
попавшейся в его сети мухе по поддергивающимся многончисленным нитям,
оставшимся в целости и сохранности. Примерно так обстоит дело и в Internet.
Приведем еще один наглядный пример того, что Internet использует уже давно
известные людям способы ускорения доступа к информации. Возьмем иннформацию,
размещенную в книгах. Если бы единственными распространитенлями книг были
издательства или типографии, их выпускающие, то нужная из книг информация
доходила бы до нас спустя многие недели и месяцы. Однако люди давно придумали
способ ускорения этого процесса Ч они создали целую сеть библиотек,
магазинов, книжных ларьков и персональных библиотечек. Словом, создали
распределенную сеть хранения и распространения книг.
В Internet широко используется такое известное продавцам и покупателям
явление, как отложенный спрос. Многие из нас заранее покупают нужные книнги и
хранят их в своих шкафах Ч этаких личных "серверах". Часто (особенно еснли
это технические или научные книги) мы покупаем книги впрок. Возможно, в
некоторые из них мы заглянем спустя многие годы после приобретения. Но зато,
если нужная книга у нас есть, мы в считанные минуты получаем доступ к нужнной
нам информации. Если нужной книги нет, то нам поможет местная или
обнщегородская библиотека, а может быть и так, что нам придется съездить в
тот город, где есть крупная библиотека с нужной нам книгой.
Точно так же организовано хранение и поиск информации в Internet. В этой сети
есть миллионы Internet-узлов Ч этаких "маленьких библиотек", которые хранят в
своей памяти самую распространенную информацию, например данные о погоде,
расписания поездов и самолетов, последние новости и прочее. Эти узлы,
содержащие один или несколько серверов, подключены достаточно скоростными
каналами связи к другим, более крупным узлам, те к еще более крупным узлам и
так далее. Так что ваш запрос на получение информации, поступая по обычной
телефонной линии на местный узел Internet, довольно быстро размножается и
пенредается по разным каналам Internet.
В целом Internet никому конкретно не принадлежит. Эта сеть Ч общеминровая
собственность и достояние. Однако создание крупных узлов в Internet
финнансируется государствами, крупными фирмами и частными инвесторами.
Почему? Да потому, что они кровно заинтересованы в развитии Internet. Ведь
Internet стимулирует развитие целого ряда отраслей экономики, например
разнработку и производство все новых и новых персональных компьютеров (ПК),
программного обеспечения, баз данных, поисковых систем и так далее.
Сейчас к созданию Internet привлечены могущественные силы многих гонсударств.
Это позволило Internet превратиться в надежное и быстрое средство обмена
информацией, доступное уже многим десяткам миллионов пользователей. И их
число ежемесячно возрастает.
И все же доля правды в том, что рвется именно там, где тонко, есть! За
рубенжом существует такое понятие, как последняя миля. У нас это, образно
говоря, последний километр. Так вот, последний километр или даже несколько
киломентров это и есть самое узкое место в цепи передачи информации по
Internet. Ибо эта последняя дистанция в доставке информации Ч обычная
телефонная линия. Бундучи пользователем сети Internet, вы не можете
передавать и получать информанцию со скоростью большей, чем позволяет ваша
конкретная телефонная линия и ваш модем.
Возможно, некоторым утешением является то, что скорость передачи иннформации
по обычным телефонным линиям с помощью модема имеет явную тенденцию к
быстрому росту. За последние годы скорость передачи информанции по обычным
телефонным линиям с помощью модемов возросла во многие десятки и даже-сотни
раз. Это достигнуто совершенствованием способов кодинрования и декодирования
информации, применением эффективных средств сжатия информации, улучшением
средств борьбы с помехами в линиях и даже хорошо отработанными способами
передачи информации при кратковременнных обрывах связи. Весьма эффективным
стал переход на чисто цифровые методы передачи информации без промежуточных
преобразований типа "ананлог-цифра" и "цифра-аналог".
