Принципы, технологии и протоколы Интернет
МИНОБР НАУКИ РОССИИ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
ВСЕРОССИЙСКИЙ
ЗАОЧНЫЙ ФИНАНСОВО-
КУРСОВАЯ
РАБОТА
по дисциплине «Информатика»
на тему
«Принципы, технологии и протоколы Интернет»
Студент: Галстян Екатерина
Факультет: Финансово-кредитный
курс 2 группа 201216
зач. книжка № 07ФФД14189
Преподаватель: Белопольская
Челябинск 2011
Содержание
Введение …………………………………………………………………………. 2
Теоретическая часть
Принципы Интернет …………………………………………………………….. 3
Технологии Интернет ………………………………………………………….... 6
Протоколы Интернет ………………………………………………………..…. 11
Практическая часть …………………………………………...……………….. 17
Заключение ………………………………………………………………...…… 24
Список литературы
………………………………………………………….….
25
Введение
Интернет прочно вошел в нашу жизнь. Он объединил огромное число компьютеров и других устройств, расположенных по всему Земному шару, в единое целое. С его помощью люди могут общаться друг с другом, используя электронную почту, системы электронных досок объявлений и даже видеоконференции. Ученые получили возможность решать задачи, требующие огромных вычислительных ресурсов, объединив множество компьютеров энтузиастов в один гигантский суперкомпьютер с помощью grid-технологий. Примерами таких задач являются программы поиска внеземного разума и создание глобальных климатических моделей.
С развитием Интернет-технологий будет возрастать число людей, занятых удаленной работой, что так же является положительным явлением. Ведь большинство из нас каждый день тратит до нескольких часов на то, чтобы добраться до работы и обратно домой. С развитием информатизации все возрастающее число людей сможет большую часть своей работы выполнять, не выходя из дома, сидя за персональным компьютером.
Из
этого далеко не полного перечня использования
Интернет ясно, на сколько важную роль
он играет и может в ближайшем будущем
сыграть в нашей жизни. Поэтому современные
специалисты, и тем более, специализирующиеся
в области информационных технологий
и связи, должны в достаточной мере владеть
интернет-технологиями.
Принципы
Интернет
Интернет - это глобальная вычислительная сеть, позволяющая передавать информацию между любыми двумя компьютерами, подключенными к ней. К сети может быть подключен как отдельный компьютер, так и целая локальная вычислительная сеть. В последнем случае каждый компьютер локальной сети имеет доступ к интернету. Пользователи интернета подключаются к компьютерам организаций, которые специализируются на предоставлении услуг доступа к интернету. Такие организации называются поставщиками услуг интернета или интернет-сервис провайдерами. Часто их называют просто провайдерами. Провайдеры обеспечивают подключение множества пользователей с помощью различных линий связи. Кроме того, они связаны высокоскоростными линиями с другими провайдерами.
Скорость передачи информации между двумя провайдерами или между провайдером и конкретным пользователем может различаться в десятки тысяч раз. В качестве линий связи используются обычные телефонные линии, специально проложенные пары проводов или коаксиальные кабели, похожие на телевизионные, а также оптоволоконные кабели. Кроме того, возможно беспроводное подключение, с помощью радиоволн. При этом могут использоваться космические спутники, сотовые телефоны, специальные радиопередатчики, наземные ретрансляторы и другое оборудование. В зависимости от используемого канала связи, компьютер должен быть оборудован соответствующим оборудованием. Используется как постоянное соединение, так и временное, которое разрывается по окончании сеанса работы. Временное соединение принято называть коммутируемым.
Не все поставщики услуг интернета соединены напрямую друг с другом, но по цепочке информация может дойти до любого пользователя сети. При проектировании сети интернет особое внимание было уделено ее надежности. Компьютеры, подключенные к интернету можно включать и выключать в любое время, при этом сеть будет продолжать работать. Также сеть останется работоспособной при выходе из строя части компьютеров или линий связи между ними, поскольку информация может быть передана по сети различными путями. При отключении одного из участков сети, информация пойдет в обход него. Выбор пути и передача информации происходит за считанные секунды, при этом практически безразлично, работаете вы с компьютером, установленном в соседнем здании, или на другом континенте.
Правила передачи информации в сети называются сетевым протоколом. Протокол сети интернет чем-то напоминает работу обычной почты. Чтобы послать письмо любому человеку, вы помещаете его в конверт и пишете адрес. Так же работает и протокол передачи информации в интернете, называемый IP - Internet Protocol (протокол интернета). Данные помещаются в специальный "конверт", называемый пакетом, и к нему добавляется адрес компьютера, которому предназначена информация. Пакет отправляется в ближайший к отправителю почтамт, так же, как и при отправке обычного письма. В роли почтамта в интернете выступают компьютеры, называемые маршрутизаторами. Они установлены у поставщиков услуг интернета, и с их помощью осуществляется связь между различными участками сети. Маршрутизаторы на основе адреса пакета принимают решение, куда направлять пакет. Если вы, например, отправляете обычное письмо в другую страну, то оно последовательно будет передано в главный почтамт вашей страны, главный почтамт страны получателя, почтамт города, после чего поступит в почтовое отделение, обслуживающее вашего адресата. Аналогично работают и маршрутизаторы, передавая пакет другим маршрутизатором. Как только пакет окажется на маршрутизаторе, к которому подключен компьютер, получающий данные, пакет будет передан на этот компьютер.
Из-за
некоторых технических особенностей удобнее
разбивать большие блоки данных на небольшие
порции, каждая из которых отправляется
самостоятельно, отдельным пакетом. При
этом пути прохождения пакетов по сети
могут различаться. Часть из них может
быть потеряна или испорчена, и потребуется
повторная передача некоторых пакетов.
Получатель собирает все пакеты и получает
нужную информацию. Для реализации этих
действий используется протокол TCP - Transmission
Control Protocol ¬(протокол управления передачей).
Так как в интернете протоколы IP и TCP используются
вместе, то принято говорить, что работает
протокол TCP/IP.
Технологии
Интернет
Для поиска необходимых информационных ресурсов и выполнения множества других операций в сети Интернет в ней реализовано значительное число специализированных служб. К наиболее «древним» службам Интернет относятся: электронная почта (E-mail), FTP и Telnet.
Электронная почта (E-mail) является самым массовым средством электронных коммуникаций. Особенностью электронной почты является максимально высокая скорость доставки письма до почтового ящика абонента (оно приходит в почтовый ящик практически сразу после отправки). Время получения пришедшего сообщения зависит от того, как часто получатель просматривает свой почтовый ящик. Технически почтовый ящик абонента представляет собой поименованную часть пространства винчестера почтового сервера провайдера, выделенную для размещения корреспонденции конкретного абонента.
В
системе электронной почты
Для работы с электронной почтой используются различные программы: одной из наиболее применяемых является включенная в состав браузера Internet Explorer программа Outlook Express.
Служба FTP (File Transfer Program) служит для пересылки файлов. Файлы становятся доступными для работы (чтения, исполнения) только после копирования на собственный компьютер пользователя. Хотя пересылка файлов может быть выполнена и с помощью WWW, FTP-системы продолжают оставаться весьма популярными ввиду их быстродействия и простоты использования.
Информационная технология Telnet создавалась для обеспечения двунаправленного взаимодействия с удаленным компьютером. При установлении связи с удаленным компьютером пользователь получает возможность работать с его ресурсами как с ресурсами своего компьютера (предварительно пользователю должны быть предоставлены соответствующие права доступа). При этом Telnet – протокол может быть использован для организации взаимодействия «терминал-терминал» (реализация связи) и «процесс-процесс» (для выполнения распределенных вычислений). В связи с широкими возможностями пользователя программы Telnet при удаленном доступе и появлением более безопасных средств соединений ее использование для доступа к узлам сети Интернет резко снизилось.
До настоящего времени сохранились электронные доски объявлений BBS (Bulletin Board System), позволяющие своим последователям посредством модема копировать имеющиеся на них файлы, участвовать в проводимых дискуссиях (в реальном времени), пользоваться внутренней системой электронной почты и др.
Система телеконференций Usenet содержит совокупности документов, сгруппированных по различным темам. Пользователь выбирает перечень интересующих его телеконференций и далее имеет возможность получить все поступающие в них сообщения, а также посылать в них свои сообщения. Таким образом, телеконференции являются общедоступным средством оперативного обсуждения любых вопросов всеми заинтересованными лицами.
У многих пользователей популярен обмен сообщениями в рамках информационной технологии чат (Internet Relay Chat), предназначенный для поддержки разговоров в реальном времени среди присутствующих в сети пользователей. При этом может быть обеспечен как двусторонний диалог, так и многостороннее обсуждение. В процессе работы вводится имя собеседника или IP-адрес его компьютера. В окне, помимо собственно сообщений, указывается текущее время и сетевые адреса компьютеров, с которых осуществляется передача сообщений. При свернутом состоянии окна при получении сообщения от абонента оно автоматически активизируется. В рамках современных версий ОС Windows возможности обмена сообщениями в реаль-
ном времени (включая голосовой обмен при наличии звуковых карт и мик-
рофонов) реализуются приложением NetMeeting.
ICQ. Эта служба – одна из нескольких существующих в Интернете служб для мгновенного обмена сообщениями. Если два человека подключены к Интернету одновременно, то, в принципе, им почти ничто не мешает общаться друг с другом напрямую. Единственная проблема – знание сетевого IP-адреса человека, подключенного в данный момент к Интернету. Название службы ICQ является акронимом выражения I seek you – я ищу тебя. Для пользования этой службой надо зарегистрироваться на ее центральном сервере (http://www.icq.com) и получить персональный идентификационный номер UIN (Universal Internet Number). Данный номер можно сообщить партнерам по контактам. Зная номер UIN партнера, но не зная его текущий IP-адрес, можно через центральный сервер службы отправить ему сообщение с предложением установить соединение.
В сети Интернет реализован ряд и других известных служб (Gopher, WAIS, Ping, Finger, Whois и др.).
Безусловным лидером по предоставляемым возможностям и широте использования в сети Интернет является информационная служба WWW (World Wide Web) – всемирная информационная паутина. Основная часть трафика сети Интернет приходится на службу WWW. В последние годы служба WWW является динамично развивающейся системой, поддерживающей работу практически со всеми ресурсами Интернет. Она позволяет в полном объеме использовать современные мультимедийные возможности (графику, звук, анимацию, видео), обеспечивающие вывод изображений и звука непосредственно в процессе приема данных на компьютер пользователя (т.е. обеспечивать работу в режиме прямого доступа). В системе WWW фактически реализуется технология «клиент-сервер». Множество серверов системы по запросам клиентов выдают им гипермедийные документы с разнообразными формами представления информации. Имеющиеся в системе WWW программные средства являются универсальными для различных сер-
висов сети Интернет, при этом сама система выполняет интегрирующую
роль.
Следует отметить, что соединение между клиентом и сервером WWW всегда одноразовое: получив от клиента запрос и выдав ему результат, сервер разрывает связь с компьютером клиента. Любой переход по гиперссылке приводит к установлению нового соединения с источником информационного ресурса.
Для работы с гипермедиа-документами (т.е. гипертекстовыми документами, включающими не только тексты, но и графику, звук и видео) на компьютерах пользователей применяются специализированные программы - браузеры. Наиболее популярными браузерами являются программы Microsoft Internet Explorer и Netscape Communicator. Браузер может работать как в режиме непосредственной связи с Интернет, так и автономно при подготовке текстов и просмотре ранее полученных файлов.
Одним из важных достоинств Internet Explorer (IE) является совмещение функций браузера с выполнением функций проводника файловой системы компьютера. При этом обеспечена тесная интеграция с программами пакета MS Office. На панели инструментов браузера расположены кнопки, позволяющие быстро выполнить ряд типовых операций, в том числе: ввести Web-адрес информационного ресурса; перейти на домашнюю страницу (задается по желанию пользователя); осуществить переход по ранее посещенным сайтам; организовать поиск информации в Интернете; добавить наиболее полезные страницы в папку (любому URL можно дать содержательное имя, называемое ссылкой); отправить или принять электронные сообщения посредством вызова программы Outlook Express и др.
Подавляющее большинство существующих Web-страниц – это личные Web-страницы, созданные, как правило, частными лицами. Для размещения собственной Web-станицы в Интернете часто используют Web-серверы провайдеров, многие из которых бесплатно предоставляют небольшой объем памяти на Web-серверах для размещения собственных Web-станиц пользователей, при этом в качестве компенсации на Web-странице пользователя принудительно размещается некоторая реклама.
При работе в Интернете часто возникает ситуация неправильного отображения на экране полученного из сети текста, изначально подготовленного на русском языке, что обусловлено использованием различных вариантов кодировок. Для исправления ситуации имеется возможность перекодировки принятого из Интернета на компьютер пользователя текста выбором подходящего варианта кодировки кириллицы из ряда типовых вариантов.
При
отсутствии конкретных адресов искомых
информационных ресурсов помощь в поиске
могут оказать каталоги и поисковые машины.
Каталоги (Magellan – http://www.mckinley.com; Yahoo – http://www.yahoo.com и др.) аналогичны составленным
вручную библиотечным каталогам. Поисковые
машины обеспечивают поиск информации
на контролируемых (индексируемых) ими
сайтах. Результаты поиска представляются
в виде набора ссылок на релевантные запросам
пользователей документы. В целом процесс
поиска необходимой информации представляет
собой итерационный процесс. К наиболее
популярным русскоязычным поисковым машинам
относятся Yandex (http://www.yandex.ru/) и Rambler (http://www.rambler.ru/). Многие популярные
поисковые машины предоставляет пользователям
ряд сервисов, в том числе, возможность
регистрации в качестве абонента системы
электронной почты, получение новостей
по различной тематике, пользование энциклопедиями,
поиск различных товаров.
Протоколы
Интернет
TCP. Transmission Control Protocol обеспечивает надежную передачу данных между двумя хостами. Он позволяет клиенту и серверу приложения устанавливать между собой логическое соединение и затем использовать его для передачи больших массивов данных, как если бы между ними существовало прямое физическое соединение. Протокол позволяет осуществлять дробление потока данных, подтверждать получение пакетов данных, задавать таймауты (которые позволяют подтвердить получение информации), организовывать повторную передачу в случае потери данных и т.д. Поскольку этот транспортный протокол реализует гарантированную доставку информации, использующие его приложения получают возможность игнорировать все детали такой передачи.
Протокол UDP. User Datagram Protocol реализует гораздо более простой сервис передачи, обеспечивая подобно протоколам сетевого уровня, ненадежную доставку данных без установления логического соединения, но, в отличие от IP, - для прикладных систем на хост-компьютерах. Он просто посылает пакеты данных, датаграммы (datagrams), с одной машины на другую, но не предоставляет никаких гарантий их доставки. Все функции надежной передачи должны встраиваться в прикладную систему, использующую UDP. Протокол UDP имеет и некоторые преимущества перед TCP. Для установления логических соединений нужно время, и они требуют дополнительных системных ресурсов для поддержки на компьютере информации о состоянии соединения. UDP занимает системные ресурсы только в момент отправки или получения данных. Поэтому если распределенная система осуществляет непрерывный обмен данными между клиентом и сервером, связь с помощью транспортного уровня TCP окажется для нее более эффективной. Если же коммуникации между хост-компьютерами осуществляются редко, предпочтительней использовать протокол UDP.
Протокол TELNET. Позволяет обслуживающей машине рассматривать все удаленные терминалы как стандартные «сетевые виртуальные терминалы» строчного типа, работающие в коде ASCII, а также обеспечивает возможность согласования более сложных функций (например, локальный или удаленный эхо-контроль, страничный режим, высота и ширина экрана и т.д.) TELNET работает на базе протокола TCP. На прикладном уровне над TELNET находится либо программа поддержки реального терминала (на стороне пользователя), либо прикладной процесс в обсуживающей машине, к которому осуществляется доступ с терминала. Протокол TELNET существует уже давно. Он хорошо опробован и широко распространен. Создано множество реализаций для самых разных операционных систем.
Протокол FTP. File Transfer Protocol. В отличие от протокола Telnet, позволяющего работать на удаленном хосте, протокол FTP (File Transfer Protocol) играет более пассивную роль и предназначается для приема и отправки файлов на удаленный сервер. Такая возможность идеально подходит для web-мастеров и вообще для всех, кому потребуется переслать большие файлы с одного компьютера на другой без прямого подключения. FTP обычно используется в так называемом «пассивном» режиме, при котором клиент загружает данные о дереве каталогов и отключается, но периодически сигнализирует серверу о необходимости сохранять открытый порт.
В системах Unix поддержка FTP обычно обеспечивается программами ftpd и ftp. По умолчанию протокол FTP работает на портах 20 (пересылка данных) и 21 (пересылка команд). FTP отличается от всех остальных протоколов ТСР/IP тем, что команды могут передаваться одновременно с передачей данных в реальном времени; у других протоколов подобная возможность отсутствует.
Клиенты и сервера FTP в той или иной форме существуют во всех операционных системах. Приложения FTP на базе MacOS имеют графический интерфейс, как и большинство приложений для системы Windows. Преимущество графических клиентов FTP заключается в том, что команды, обычно вводимые вручную, теперь автоматически генерируются клиентом, что снижает вероятность ошибок, упрощает и ускоряет работу. С другой стороны, серверы FTP после первоначальной настройки не требуют дополнительного внимания, поэтому графический интерфейс для них оказывается лишним.
Протокол TFTP. Trivial FTP - поддерживает лишь малое подмножество функций FTP. Он работает на базе протокола UDP. TFTP не следит за доставкой пакетов и практически не обладает средствами обработки ошибок. С другой стороны, эти ограничения снижают непроизводительные затраты при пересылке. TFTP не выполняет аутентификации; он просто устанавливает соединение. В качестве защитной меры TFTP позволяет перемещать только общедоступные файлы.
Применение TFTP создает серьезную угрозу для безопасности системы. По этой причине TFTP обычно используется во встроенных приложениях, для копирования конфигурационных файлов при настройке маршрутизатора, при необходимости жесткой экономии ресурсов, а также в тех случаях, когда безопасность обеспечивается другими средствами. Протокол TFTP также используется в сетевых конфигурациях, в которых загрузка компьютеров производится с удаленного сервера, а протокол TFTP может быть легко записан в ПЗУ сетевых адаптеров.
Протокол SMTP. Simple Mail Transfer Protocol является фактическим стандартом пересылки электронной почты в сетях, особенно в Интернете. Во всех операционных системах имеются почтовые клиенты с поддержкой SMTP, а большинство поставщиков услуг Интернета использует SMTP для работы с исходящей почтой. Серверы SMTP существуют для всех операционных систем, включая Windows 9x/NT/2K, MacOS, семейство Unix, Linux, BeOS, и даже AmigaOS.
Протокол SMTP проектировался для транспортировки сообщений электронной почты в разных сетевых средах. В сущности, SMTP не следит за тем, как перемещается сообщение, а лишь за тем, чтобы оно было доставлено к месту назначения.
SMTP обладает мощными средствами обработки почты, обеспечивающими автоматическую маршрутизацию по определенным критериям. В частности, SMTP может оповестить отправителя о том, что адрес не существует, и вернуть ему сообщение, если почта остается не доставленной в течение определенного периода времени (задаваемого системным администратором сервера, с которого отправляется сообщение). SMTP использует порт ТСР с номером 25.
Протокол SMTP поддерживает передачу сообщений (электронной почты) между произвольными узлами сети internet. Имея механизмы промежуточного хранения почты и механизмы повышения надежности доставки, протокол SMTP допускает использование различных транспортных служб. Он может работать даже в сетях, не использующих протоколы семейства TCP/IP. Протокол SMTP обеспечивает как группирование сообщений в адрес одного получателя, так и размножение нескольких копий сообщения для передачи в разные адреса.
Протокол HTTP. Нyper text transfer protocol - заложен в основу работы World Wide Web. В сущности, именно HTTP принадлежит основная заслуга в бурном развитии Интернета в середине 1990-х годов. Сначала появились первые клиенты HTTP (такие, как Mosaic и Netscape), которые позволяли наглядно «увидеть» Web. Вскоре стали появляться web-серверы с полезной информацией. В наше время в Интернете существует более шести миллионов web-сайтов, работающих на базе HTTP. Протокол HTTP работает на хорошо известном порте TCP с номером 80. Протокол передачи гипертекста - протокол прикладного уровня для распределенных, совместных, многосредных информационных систем. HTTP используется в WWW начиная с 1990 года. Первой версией HTTP, известной как HTTP/0.9, был простой протокол для передачи необработанных данных через Интернет. HTTP/1.0 был улучшением этого протокола, допускал MIME-подобный формат сообщений, содержащий метаинформацию о передаваемых данных и имел модифицированную семантику запросов/ответов. Однако HTTP/1.0 недостаточно учитывал особенности работы с иерархическими прокси-серверами (hierarchical proxies), кэшированием, постоянными соединениями, и виртуальными хостами (virtual hosts). Кроме того, быстрый рост числа не полностью совместимых с протоколом HTTP/1.0 приложений, потребовал введения новой версии протокола, в которой были бы заложены дополнительные возможности, которые помогли бы привести эти приложения к единому стандарту.
HTTP
также используется как
HTTP соединение обычно происходит посредством TCP/IP соединений. HTTP также может быть реализован посредством любого другого протокола Интернет, или других сетей. HTTP необходима только надежная передача данных, следовательно, может использоваться любой протокол, который гарантирует надежную передачу данных; отображение структуры запроса и ответа HTTP/1.1 на транспортные модули данных рассматриваемого протокола - вопрос, не решается на уровне самого протокола.
Протокол IP. Internet Protocol - основной протокол сетевого уровня, позволяющий реализовывать межсетевые соединения. Он используется обоими протоколами транспортного уровня. IP определяет базовую единицу передачи данных в internet, IP-дейтаграмму, указывая точный формат всей информации, проходящей по сети TCP/IP. Программное обеспечение IP выполняет функции маршрутизации, выбирая путь данных по паутине физических сетей. Для определения маршрута поддерживаются специальные таблицы; выбор осуществляется на основе адреса сети, к которой подключен компьютер-адресат. Протокол IP определяет маршрут отдельно для каждого пакета данных, не гарантируя надежной доставки в нужном порядке. Он задает непосредственное отображение данных на нижележащий физический уровень передачи и реализует тем самым высокоэффективную доставку пакетов.
Кроме IP, на сетевом уровне используются также протоколы ICMP и IGMP. ICMP (Internet Control Message Protocol) отвечает за обмен сообщениями об ошибках и другой важной информацией с сетевым уровнем на другом хосте или маршрутизаторе. IGMP (Internet Group Management Protocol) используется для отправки IP-дейтаграмм множеству хостов в сети.
На самом нижнем уровне - сетевого интерфейса - используются специальные протоколы разрешения адресов ARP (Address Resolution Protocol) и RARP (Reverse Address Resolution Protocol). Эти протоколы применяются только в определенных типах физических сетей (Ethernet и Token Ring) для преобразования адресов сетевого уровня в адреса физической сети и обратно.
Протокол POP. Post Office Protocol - протокол доставки почты пользователю из почтового ящика почтового сервера РОР. Многие концепции, принципы и понятия протокола POP выглядят и функционируют подобно SMTP. Команды POP практически идентичны командам SMTP, отличаясь в некоторых деталях. На рис.7 изображена модель клиент-сервер по протоколу POP. Сервер POP находится между агентом пользователя и почтовыми ящиками.
