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 — в общих чертах знает уже каждый. Это нечто,
объединяющее множество компьютерных сетей. Выступления по Internet глав
многих государств постоянно показываются по телевидению. Сейчас все наиболее
важные новости впервые появляются на страницах Internet и лишь затем
попадают 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 рассматривать просто как некую
локальную сеть, вроде той, что встречается в университетах 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 свободного 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, мировыми
монополиями и маленькими частными компаниями, между академиками и студентами
(и даже школьниками), между белыми, черными, желтыми. Вы можете на весь мир
объявить о новом научном открытии. Internet вырабатывает новый стиль общения
людей, в основе которого лежит подлинный плюрализм мнений или, говоря проще,
уважение к любому мнению, 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") зародилась
в самом конце двадцатого века, то в историческом аспекте это не совсем
верно. 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 поумневшая за многие тысячелетия рыбешка. Не будем пока вспоминать
и о таких благородных 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 —
телефонный аппарат. Следом появился электрический телеграф. С этих пор
телефонные 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 —
совокупность большого числа проводных линий связи, позволяющих абонентам
обмениваться информацией, находясь вдали друг от друга. Телефонная связь
основана на использовании аналоговых (непрерывных) сигналов, передаваемых по
проводам, тогда как телеграфная — это типичный пример передачи информации в
дискретной (цифровой) форме, при которой любой передаваемый символ кодируется
определенным кодом (например, азбукой Морзе). Для передачи цифровых кодов
обычно используются двоичные коды, при которых сигнал в линии представлен
двумя значениями — есть ток в линии или его нет.
Потом возникла радиосвязь, в которой для передачи информации были
использованы электромагнитные волны, предсказанные прозорливым Генрихом
Герцем и впервые примененные на практике нашим соотечественником Александром
Поповым. Она началась с передачи телеграфных сообщений без проводов, но
быстро освоила передачу голоса, музыки и изображений (телевидение). Итальянец
Маркони много сделал в этой области и заслуженно считается пионером в
практическом применении радиоволн.
Достоинство радиосвязи в том, что она не требует проводов для передачи
информации, поскольку электромагнитные волны со скоростью света
распространяются 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 возможность настраиваться на радиосигналы определенных частот с
целью их выделения (селекции) из массы таких сигналов.
Постепенно происходит слияние различных видов связи. Так появилась сотовая и
пейджинговая связь, охватывающая территории больших и малых городов. Венцом
развития радиосвязи является спутниковая радиосвязь, способная одновременно
охватить огромные пространства Земли и вести передачу в сотнях и тысячах
телефонных и телевизионных каналах одновременно. В ее основе лежит передача
информации на спутник, парящий над Землей, или систему 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 — его модуляции. Для этого были созданы
световые волокна, в которых свет передается за счет многократных отражений
от стенок волокна. Первые световые волокна ослабляли световой сигнал 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, расположенным в экране
круглого сечения). Благодаря этому получили широкое распространение
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 — 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
эксплуатацию были запущены телеграфные и факсимильные аппараты, вовсю
развивалась и смыкалась с мировой телефонией радиосвязь. Мир готовился к
созданию глобальных сетей связи самого различного типа — телефонных,
радиосвязи, спутниковых и компьютерных.
О развитии связи
Вторая мировая война способствовала резкому росту разработок средств связи.
Огромные по своим масштабам военные действия и управление ими требовали
применения новых средств связи. Войны и последующие испытания
ядерного оружия показали крайне низкую надежность аналоговой электрической
связи, к коей принадлежит телефония и обычная радиосвязь. Порою перерезанный
в одном месте телефонный провод мог иметь катастрофические последствия для
стратегических военных или коммерческих операций.
Оказалось, что при ядерном взрыве на большой высоте возникает импульсное
электромагнитное излучение, способное мгновенно вывести из строя большую
часть обычных средств связи в целых регионах и даже странах. А к чему может
привести выход из строя современного спутника связи, мы были свидетелями 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 потенциале
непрерывно росла. Появилась потребность в таких средствах связи, которые
были бы живучи даже при выходе из строя большей части их оборудования.
Возросший международный обмен делал желательным глобальный характер такой
системы связи.
Запуск первого спутника Земли в СССР обострил далеко не мирное соревнование
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 капиталовложениями в такие
технологии и прежде всего в космос, в технику связи, компьютерную 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 сетей связи,
которые быстро привели к созданию мировой интернациональной сети Internet. В
ней был использован богатейший опыт разработок военных, университетских 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 науки и
техники — цифровых компьютеров, популярно описанных, например в [18,19].
Благодаря успехам микроэлектроники они стали миниатюрными, персональными и
даже блокнотными (notebook) и карманными (subnotebook). Но, главное, они
оказались идеальным средством для создания миниатюрных цифровых систем
связи, отличающихся не только высокой точностью и надежностью в передаче
информации, но и возможностью применения современных средств шифровки и
дешифровки ее, а также сжатия (компрессии) и декомпрессии информации.
Чуть ли не с самого их зарождения компьютеры пытались объединять в сети.
Первое время это были только специальные локальные сети, объединяющие
компьютеры крупных предприятий и учреждений. Для этого были созданы
специальные сетевые карты, с помощью которых и тех или иных соединительных
линий (кабельных, в виде параллельно расположенных либо скрученных проводов
и так далее) компьютеры могли обмениваться информацией.
На этапе создания локальных сетей компьютеры стали подразделять по их
основному назначению. Мощные высокопроизводительные компьютеры, на основе
которых делались сети, получили название серверов. Некоторые из них —
файловые серверы — специально предназначались для хранения огромных массивов
информации в виде файлов — блоков информации, имеющих свое имя и
воспринимаемых как нечто целое. А подключаемые к серверам менее мощные
компьютеры (чаще всего персональные — ПК) получили название рабочих станций
или терминалов.
Локальные сети могут иметь различную структуру сети. Например, радиальная
сеть образуется, когда к одному мощному серверу подключен отдельными линиями
ряд рабочих станций. Если компьютеры объединены в кольцо, сеть называют
кольцевой и так далее. В последнее время широкое распространение получили
одноранговые сети — все компьютеры в них по рангу равны, так что серверов
такая сеть не имеет (хотя вполне возможно включение их в нее). Недостатком
локальных сетей является ограниченность расстояний между компьютерами —
нередко это расстояние не превышает 1—2 км и даже меньше.
Вскоре были разработаны устройства для МОдуляции цифровых сигналов и их
ДЕМодуляции — модемы. Они позволяют превращать цифровые сигналы компьютеров в
аналоговые, передаваемые по телефонной линии связи, и наоборот. В результате
появилась возможность обмена информацией между удаленными 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, видеозаписи и
в аудиотехнике. Взамен аналоговых грампластинок были созданы цифровые
оптические компакт-диски (CD). На их компьютерных вариантах (CD-ROM и DVD)
можно разместить материалы десятков толстых талмудов — так появились
электронные энциклопедии и справочники, а затем и диски с сотнями песен и
даже с видеофильмами.
Отпала проблема ухудшения копий при перезаписи и тиражировании информации —
цифровая информация при определенных мерах способна передаваться без
малейших искажений и сколько угодно раз. Лучшие магнитофоны и
телевизоры, проигрыватели дисков, фотокамеры и видеокамеры стали цифровыми!
Наметился переход и к цифровым АТС, дающим более надежные соединения и за
меньшее время, чем у прежних АТС. Словом, наступил век цифровой техники и
Internet!
Применение цифровых методов для обработки информации позволило в реальном
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 цифровые сигналы со
скоростью до 20—33, 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 телефонных линий.
А специальные линии, например в виде коаксиальных кабелей, линий с
повышенной скоростью передачи цифровой информации ISDN (Integrated Services
Digital Network — 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 крупными городами
мира. Они составляют часть весьма разнообразных технических средств Internet.
Появились сообщения о новых разработках сети Internet 2, основой 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 большую 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 [9—11,17]. А число клиентских ПК уже
достигает полутора сотен миллионов.
Как функционирует Internet
Итак, вначале большие распределенные сети создали ученые и преподаватели
университетов, жаждущие международных обменов. Затем к этому подключились
военные, оценившие невиданную ранее живучесть и надежность распределенных
сетей. Сети приобретали все более глобальный характер. Говоря об Internet
как о некоторой огромной сети, своей электронной мировой паутиной (World
Wide Web — или сокращенно WWW) опутавшей весь мир, надо постоянно помнить о
том, что она — совокупность множества самых различных сетей с согласованными
правилами (протоколами) работы.
Важно отметить, что по Internet передаются не полные сообщения, а пакеты —
части сообщений. Они снабжаются адресами и распространяются по разным
направлениям, пока не будут где-то собраны в одно целое. Один и тот же пакет
может распространяться по нескольким ветвям сети с непременным
дублированием, что гарантирует его доставку даже при обрыве ряда ветвей.
Разумеется, пакеты имеют данные, указывающие на то, как их "сшить", что бы
получить исходное сообщение в первоначальном виде.
В общем ситуация здесь почти идентична той, что описали с большим юмором
братья Стругацкие в своей известной книге о понедельнике, который начинается
в субботу. Вы, вероятно, помните описанную в этой книге комическую
медицинскую конференцию, на которой некий хирург представил пациентку — самую
обычную даму с вырезанными гландами. Вначале коллеги подняли хирурга на смех
за демонстрацию столь тривиальной операции. Но потом приветствовали бурными
овациями — 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
ближайшего компьютера, а от того, который стоит на противоположной стороне
нашего 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
пользователь, и даже от возможностей конкретных фирм, предоставляющих услуги
Internet. Без специальных средств (они описаны в конце главы 2) путь ваших
сообщений в Internet проследить вообще невозможно.
Тем не менее следует отметить, что Internet имеет ряд крупных опорных узлов,
объединенных высокоскоростными каналами связи — в основном свето-волоконными,
кабельными и спутниковыми. Основа узлов — это компьютеры-серверы, модемные
пулы и концентраторы. От них сеть разветвляется и охватывает многие тысячи
всевозможных сетей в различных городах и учреждениях. От наиболее крупных
узлов идут ответвления к многочисленным провайдерам (поставщикам услуг
Internet), а от последних — уже к отдельным организациям и пользователям. Все
это весьма разветвленное и впрямь напоминающее 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 огромная сеть
Internet приобрела новое качество — высокую сохранность и доступность
информации даже в условиях, когда многие ветви сети переставали работать или
давали сбои. Тут прямая аналогия с деревом — оно продолжает расти и цвести,
даже если часть ветвей обрублена заботливым садовником или просто оторвана
мальчишкой-хулиганом.
Люди всегда стремились к общению, к новым знакомствам и к новым друзьям. 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
горизонты взаимного общения. Можно смело сказать, что Internet произвела
социальную 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 деления на
белых, желтых, черных или красных, бедных и богатых и так далее. Свои
страницы в Internet — сайты — ныне помещают в сети студенты, живущие в
общежитии, и президенты крупных стран.
Можно считать, что Internet в современном понимании роли этой сети родилась
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 — система
кодирования информации, протоколы работы сети и распределенный 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 появились и в
других странах. В условиях демократии и свободы распространения информации
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,
хранящаяся на узлах и подключенных к ним компьютерах информация образует
ресурсы Internet. Ныне они столь велики, что становятся для любого
пользователя необозримыми, поэтому без уменьшения его аппетитов в части
поиска информации никак не обойтись.
3. Принципы работы Internet
Итак, разнообразие видов информации сильно затрудняло создание единообразных
средств связи. Для пользователей Internet важно знать, что практически 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 телефонный аппарат с
местной АТС. Она в свою очередь подключена (через обычную или несколько
улучшенную телефонную линию) к центральной АТС. Последняя может соединяться
с другими такими АТС (например, в других городах) самыми разными способами —
через коаксиальные или световолоконные линии коммуникации под землей,
радиолинии, спутниковые каналы связи и т.д.
Где тонко, там и рвется! Так гласит народная мудрость. И читатель вправе
задать вопрос — как же уживаются вместе такие разные средства связи, со столь
разной скоростью передачи информации — пропускной способностью? И не
определяется ли скорость передачи информации самым слабым звеном в цепочке
передачи информации — 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 разными ветвями
(нитями). Internet — сеть распределенная, она и впрямь напоминает 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 оборвана, паук узнает о
попавшейся в его сети мухе по поддергивающимся многочисленным 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 информацию,
размещенную в книгах. Если бы единственными распространителями 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 — 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 книги и
хранят их в своих шкафах — этаких личных "серверах". Часто (особенно если
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 нужной
нам информации. Если нужной книги нет, то нам поможет местная или
общегородская 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 — 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
передается по разным каналам Internet.
В целом Internet никому конкретно не принадлежит. Эта сеть — общемировая
собственность и достояние. Однако создание крупных узлов в Internet
финансируется 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
разработку 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 государств.
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
рубежом существует такое понятие, как последняя миля. У нас это, образно
говоря, последний километр. Так вот, последний километр или даже несколько
километров это и есть самое узкое место в цепи передачи информации по
Internet. Ибо эта последняя дистанция в доставке информации — обычная
телефонная линия. Будучи пользователем сети Internet, вы не можете
передавать и получать информацию со скоростью большей, чем позволяет ваша
конкретная телефонная линия и ваш модем.
Возможно, некоторым утешением является то, что скорость передачи информации
по обычным телефонным линиям с помощью модема имеет явную тенденцию к
быстрому росту. За последние годы скорость передачи информации по обычным
телефонным линиям с помощью модемов возросла во многие десятки и даже-сотни
раз. Это достигнуто совершенствованием способов кодирования и декодирования
информации, применением эффективных средств сжатия информации, улучшением
средств борьбы с помехами в линиях и даже хорошо отработанными способами
передачи информации при кратковременных обрывах связи. Весьма эффективным
стал переход на чисто цифровые методы передачи информации без промежуточных
преобразований типа "аналог-цифра" и "цифра-аналог".