Топология компьютерных сетей
Физическая геометрия связей, формирующих компьютерную сеть, определяет ее топологию[1]. Топология сети, в которой для связи компьютеров используется один главный кабель (так называемая шина), к которому подключены все составляющие сеть компьютерные устройства, называется топологией типа "шина". Топология сети, в которой все компьютеры подключаются к сети с помощью своих отдельных кабелей, идущих к одному специальному центральному устройству (хаб)[2], называется топологией типа "звезда". Оба вида топологии сети имеют свои преимущества и недостатки: сети на основе шины достаточно дешевы, однако очень уязвимы из-за возможных неисправностей в кабельной системе, которые к тому же очень трудно обнаружить. Сети на основе топологии звезды более устойчивы к возможным поломкам, но более финансово- и материалоемкие.
Принципы сетевой адресации
Основой работы компьютерной сети является система адресации, которая приписывает каждому элементу сети (отдельному компьютеру или серверу Интернета) свой уникальный идентификационный числовой адрес. Такой адрес называется IP-адресом[3]; принято также другое его обозначение в виде доменного имени компьютера в системе доменной адресации компьютеров интернет-серверов (DNS)[4], которое является гораздо более распространенным.
Когда для обозначения компьютера используется доменный адрес, происходит его преобразование в числовой адрес IP, который должен быть интерпретирован специальными сетевыми компьютерами – DNS- серверами – в соответствии с базой данных сетевых адресов, которая хранится на таком сервере. DNS-сервер обрабатывает адреса, прочитывая их справа налево, т.е. сначала ведет поиск в самой большой группе адресов (домене первого уровня), постепенно уточняя адрес нужного компьютера (или интернет-сервера) по группам адресов более низких уровней (доменов низшего уровня). Поиск нужной информации по всем уровням доменов ведется с помощью соответствующих DNS-серверов, каждый из которых ответственен за "свой" сегмент сети. Эта система адресации доказала свою эффективность и то, что она способна обеспечить безошибочную доставку информации к любому из компьютеров, которые находятся в сети.
Вторым основополагающим компонентом функциональности глобальной сети Интернет является понятие URL (Uniform Resource Locator) – унифицированный указатель информационного ресурса, который используется для обозначения адреса некоторой информации в Интернете. Этот термин был изобретен в 1990 г. "отцом" современного Интернета (англ. WWW – World Wide Web – Всемирная паутина) Тимом Бернерс-Ли. Унифицированный указатель информационного ресурса включает в себя так называемую ресурсную часть и собственно доменный адрес соответствующего файла. Ресурсная часть (URL) обозначает тип сетевого протокола[5] передачи данных, который используется для связи но сети и всегда заканчивается двоеточием и двумя (или тремя) наклонными чертами. Далее следует конкретный доменный адрес узла Интернета, к которому обращается пользователь. После доменного адреса тоже может стоять наклонная черта, которая отделяет обозначение местоположения искомого файла или указание на путь доступа к этому файлу.
Базовым сетевым протоколом передачи данных в Интернете является протокол TCP/IP. Он состоит из двух связанных друг с другом протоколов: TCP – Transmission Control Protocol и IP – Internet Protocol. Протокол IP (интернет-протокол) обеспечивает доставку информационных пакетов данных из одного пункта сети в другой. Он нужен для того, чтобы информация могла беспрепятственно перемещаться по сегментам сети, которые построены на разной технологической основе (например, сеть на основе Ethernet или использующая телефонные линии и т.д.). Для обработки информации, передаваемой с помощью этого протокола, в сети используются специальные устройства – маршрутизаторы, которые соединяют разные виды сетей. Протокол IP позволяет маршрутизатору определить, какие операции надо произвести с поступившими к этому устройству данными пользователя (базовая адресная информация приводится в начале каждого пакета данных, ее достаточно для того, чтобы этот пакет был доставлен по уникальному адресу, который в сети приписывается каждому компьютеру (IP-адрес), на который он направлен пользователем). Для более надежной передачи больших объемов информации используется протокол управления передачей – протокол TCP. Он позволяет разбить всю информацию, которую отправил пользователь, на порции и каждой такой порции информации приписать определенным образом закодированные сведения. Эти сведения позволяют точно определить, полностью ли доставлена отправленная пользователем информация, не произошло ли каких-либо информационных потерь в процессе пересылки, а также в каком порядке надо расположить полученные информационные фрагменты для воссоздания на компьютере получателя информационного пакета его исходного вида. К каждой порции пересылаемой информации добавляется также протокол IP, поэтому вся система протокольного оформления пересылки информации в Интернете получила обозначение TCP/IP. Вместе этим протоколом в Интернете используются также специализированные протоколы, каждый из которых связан с особым сервисом Интернета. В URL должны быть отражены все типы протоколов, которые в каждом конкретном случае используются для передачи данных.
Для справки
URL в виде ftp://ftp.microsoft.com/dirmap.txt позволит получить с помощью специализированного интернет-протокола ftp (от англ. File Transfer Protocol) доступ к файлу с именем dirmap.txt, который хранится на ftp-сервере компании Microsoft.
Унифицированный указатель информационного ресурса (URL) включает в себя обозначение всех типов стандартных сетевых протоколов передачи данных, которые используются в Интернете. На базе этих протоколов работают все основные сервисы Интернета. К таким основным сетевым протоколам Интернета относятся следующие:
• ftp (англ. File Transfer Protocol) – протокол передачи файлов;
• http (англ. HyperText Transfer Protocol) – протокол передачи гипертекста;
• rtmp (англ. Real Time Messaging Protocol) – проприетарный[6] протокол потоковой передачи данных, в основном используется для передачи потокового видео и аудиопотоков с веб-камер через Интернет;
• rtsp (англ. Real Time Streaming Protocol) – потоковый протокол передачи данных в реальном времени, который используется в системах, работающих с мультимедиа данными;
• https (аббревиатура англ. HyperText Transfer Protocol Secure) – специальная реализация протокола HTTP, поддерживающая шифрование пересылаемых данных;
• gopher (суслик) – сетевой протокол распределенного поиска и передачи документов, который был широко распространен в Интернете до 1993 г. Впоследствии был полностью вытеснен протоколом http;
• mailto (отправить по почте) – протокол, обслуживающий коммуникацию по электронной почте;
• news (новости) – протокол, обслуживающий информационный обмен в новостных группах сети Usenet[7];
• nntp (англ. Network News Transfer Protocol) – протокол, обеспечивающий взаимодействие между сервером групп новостей и клиентом сети Usenet[8];
• ire (англ. Internet Relay Chat) – протокол прикладного уровня для обмена сообщениями в режиме реального времени;
• telnet (англ. TErminaL NETwork) – сетевой протокол для реализации текстового интерфейса по сети;
• wais (англ. Wide Area Information Sewers) – сетевая информационная поисковая система, которая использует протокол TCP/IP для взаимодействия клиентской прикладной программы с информационным сервером;
• xmpp (англ. Extensible Messaging and Presence Protocol) – протокол обмена сообщениями и информацией о присутствии, ранее известный как Jabber (болтовня, треп, тарабарщина), используется для мгновенного обмена сообщениями и информацией о присутствии в режиме, близком к режиму реального времени (на нем работают социальные сети Facebook, Одноклассики.Ру и др.).