Информатика. Учебник для 9 класса (по учебнику К. Ю. Полякова, Е.А. Еремина, базовый уровень)
§4. Глобальная сеть Интернет.
Что такое Интернет?
Ключевые слова:
• маршрутизатор • провайдер • протоколы TCP/IP • IР-адрес • домен • система доменных имён
Вы уже знаете, что Интернет — это глобальная компьютерная сеть. Слово «Интернет» (англ. Internet) возникло как сокращение от Interconnected Networks — «объединённые сети» или «сеть сетей».
Первая версия сети была построена в 60-х годах XX века американскими военными. Перед разработчиками поставили задачу: создать сеть, которая осталась бы работоспособной при разрушении 70% узлов (в случае ядерной войны). У такой сети не должно быть центра, от которого зависит её работа. В то же время невозможно соединить каждый компьютер с каждым — на это нужно слишком много линий связи. В результате было найдено решение: сделать сеть, состоящую из ячеек, как рыболовная сетка (рис. 1.10). Такие сети называются распределёнными.
Рис. 1.10
В узлах сети стоят специальные компьютеры — маршрутизаторы, которые направляют каждый пакет данных кратчайшим маршрутом по адресу, указанному в заголовке пакета.
Если же этот канал связи вышел из строя, то пакет будет отправлен по более длинному, но работающему пути.
Используя дополнительные источники, найдите ответы на вопросы.
— Как называлась сеть, в результате развития которой появился Интернет?
— Когда произошёл первый сеанс связи в этой сети?
— Какое сообщение было тогда передано?
В Интернете нет единого центра управления. Если бы он существовал, то для разрушения всей сети было бы достаточно уничтожить этот центр.
Информация в Интернете хранится на серверах, связанных скоростными линиями связи (оптоволоконными, спутниковыми). Практически все услуги Интернета основаны на использовании технологии «клиент-сервер»: программа-клиент на компьютере пользователя запрашивает данные, сервер возвращает ответ.
Как подключиться к Интернету?
Пользователь получает доступ к глобальной сети через провайдера — фирму, локальная сеть которой непосредственно связана с Интернетом.
Существует несколько способов подключения к провайдеру:
• с помощью ADSL-модема, который использует телефонную линию, но позволяет одновременно разговаривать по телефону и работать в Интернете; скорость передачи данных из Интернета к пользователю может достигать 25 Мбит/с;
• через кабельную локальную сеть провайдера (если она существует в вашем доме); в этом случае телефонная линия не используется;
• с помощью оптических сетей с высокой пропускной способностью (англ. PON: Passive Optical Network — пассивная оптическая сеть); в таких сетях для передачи данных со скоростью до 2,5 Гбит/с используются оптоволоконные кабели и оптические разветвители, которые не требуют питания и обслуживания;
• с помощью беспроводных модемов (USB-модемов — рис. 1.11), которые используют сети сотовых операторов и работают везде, где доступна мобильная связь; скорость передачи данных для сетей 3-го поколения (англ. 3G : 3rd generation) достигает 10 Мбит/с, а в сетях 4-го поколения (4G) — до 1 Гбит/с;
Рис. 1.11
• с помощью беспроводных каналов связи по технологии Wi-Fi (со скоростью до 54 Мбит/с).
Постройте в тетради или в электронных таблицах столбчатую диаграмму, на которой сравниваются наибольшие скорости передачи данных в кабельных, оптических и беспроводных сетях различного типа.
Протоколы Интернета
Вы уже знаете, что для передачи информации источник и приёмник должны использовать один и тот же протокол — набор правил, определяющих порядок обмена данными в сети. В Интернете используется семейство протоколов TCP/IP. Название TCP/IP происходит от двух самых важных протоколов — TCP и IP.
Используя дополнительные источники, найдите ответы на вопросы.
— Когда было разработано семейство протоколов TCP/IP?
— От каких иностранных выражений образованы сокращения TCP и IP? Что они означают?
С помощью протокола TCP компьютер устанавливает соединение с другим компьютером и обеспечивает доставку данных. Блок данных, который нужно передать, разбивается на пакеты (размер пакета обычно не превышает 1,5 Кбайта).
IP-протокол устанавливает правила построения пакета и систему IP-адресов, с помощью которой маршрутизаторы определяют маршруты движения пакетов.
Кроме TCP и IP службы Интернета (например, Всемирная паутина, электронная почта и др.) используют свои протоколы «верхнего уровня», но об этом мы поговорим чуть позже.
IР-адреса
В Интернете любые два компьютера могут связаться друг с другом. Для этого каждый из них должен иметь уникальный адрес. С «точки зрения» компьютеров, удобнее работать с числовыми адресами, каждый из которых занимает одинаковое место в памяти. Такие адреса (их называют IP-адресами, потому что они используются IP-протоколом) представляют собой 32-битные числа, например
3232262259 = 110000001010100001101000011100112
Для удобства обычно разбивают это число на группы из 8 двоичных разрядов (октеты):
11000000.10101000.01101000.01110011
и записывают каждую группу в десятичной системе счисления:
192.168.104.115
В IP-адресе закодированы номер сети и номер компьютера в сети. Такая структура чем-то напоминает обычный почтовый адрес: индекс определяет номер почтового отделения, а адрес — конкретные улицу, дом и квартиру.
Определите, в каком диапазоне должно находиться каждое из четырёх чисел, составляющих IP-адрес. Как вы рассуждали?
Какие последовательности не могут быть IР-адресами?
101.123.278.211 156.21.0.1 257.212.100.1
112.345.0.43 23.32.12.11 101.1.201.2
В связи с бурным развитием Интернета адресов, которые можно использовать при таком кодировании, уже не хватает для всех желающих. Поэтому разработана новая система IР-адресов, в которой на каждый адрес отводится 128 бит, а не 32, как сейчас. Такой адрес записывается в виде восьми групп по четыре шестнадцатеричные цифры, разделённых двоеточиями, например:
2001:0DB8:11A3:09D7:1F34:8A2E:07A0:765D
Адреса такого типа использует новая, шестая версия IP-протокола, которая называется IPv6. Полный переход на IPv6 займёт несколько лет, он потребует больших денежных затрат и замены всех устаревших устройств.
IP-адрес присваивается не компьютеру, а каналу связи (интерфейсу). Поэтому один компьютер может иметь несколько IP-адресов, например если у него есть сетевая карта и адаптер Wi-Fi или две сетевые карты.
Доменные имена
В отличие от компьютеров человеку неудобно работать с числовыми адресами. Они плохо запоминаются, при вводе IР-адреса легко сделать ошибку. Поэтому в 1984 году была разработана система доменных имён (DNS), которая позволила использовать символьные имена сайтов, например: www.mail.ru.
Используя дополнительные источники, выясните, от каких иностранных слов образовано сокращение DNS и что они означают.
Домен — это группа символьных адресов в Интернете. Домены образуют многоуровневую структуру (иерархию, дерево), вкладываются друг в друга, как матрёшки (рис. 1.12).
Рис. 1.12
Чем-то такая система напоминает почтовый адрес, в котором указывается страна, город, улица, дом, квартира.
Найдите в словарях разные значения слова «домен».
Точка в корне дерева — это корневой домен. Домены верхнего уровня могут обозначать страну, каждая страна имеет свой двухбуквенный домен. Например, домены ru, рф и su принадлежат России.
Используя дополнительные источники, выясните, почему России принадлежит домен su.
Существуют и «общие» домены верхнего уровня, не принадлежащие никакой стране, например: com, net, org, biz, info, name, museum и др.
Используя дополнительные источники, найдите ответы на вопросы.
— Какие восемь общих доменов верхнего уровня появились в 1984 году?
— Какие домены верхнего уровня были добавлены в 2001 году?
— Каково назначение доменов верхнего уровня edu, name, eco, jobs, mobi, travel?
Таким образом, сейчас в Интернете используется две системы адресов: IP-адреса и доменные имена. Чтобы установить соответствие между ними, на специальных серверах, которые называются DNS-серверами, хранятся таблицы, состоящие из пар «IP-адрес — доменное имя». Их задача — по запросу компьютера-клиента вернуть IP-адрес для заданного доменного имени (или наоборот).
Когда вы вводите адрес сайта (доменное имя) в адресной строке браузера, сначала отправляется запрос на DNS-сервер, цель которого — определить IP-адрес сервера. Если это удалось, направляется запрос на получение главной (домашней) страницы сайта, причём для этого используется полученный IP-адрес, а не доменное имя.
Одному доменному имени может соответствовать несколько IP-адресов. Такой приём применяется для распределения нагрузки на сайты с большим количеством посетителей (например, www.yandex.ru,www.google.com).
В то же время несколько небольших сайтов могут размещаться на одном компьютере и иметь один и то же IР-адрес.
Запишите порядок обмена данными между компьютерами после ввода адреса www.yandex.ru в адресной строке браузера.
Выводы
• Интернет не имеет единого центра управления и никому не принадлежит.
• Маршрутизатор — это компьютер, пересылающий пакеты данных между участками сети.
• Для обмена данными в Интернете используются протоколы семейства TCP/IP. Кроме того, каждая служба имеет свой протокол верхнего уровня (уровня приложения).
• IP-адрес — это числовой адрес узла сети.
• Доменное имя — это символьное имя сайта. Для преобразования доменных имён в IP-адреса используют DNS-серверы.
Нарисуйте в тетради интеллект-карту этого параграфа.
Вопросы и задания
1. Вспомните, зачем данные, которые передаются по Интернету, разбиваются на пакеты.
2. Какова роль маршрутизаторов?
3. Какими способами можно подключить ноутбук к Интернету? Если все варианты доступны, какой вы выберете? Почему?
4. Приведите пример, когда компьютер может иметь несколько 1Р-адресов.
5. Сколько битов в памяти нужно выделить для хранения 1Р-адреса?
6. Зачем нужны доменные адреса?
7. Выполните по указанию учителя задания в рабочей тетради.
Подготовьте сообщение
а) «История развития Интернета»
б) «Протоколы Интернета»
в) «Служба DNS»
г) «Домены верхнего уровня»
§4. Глобальная сеть Интернет.