Технології передачі даних в Інтернет

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ «ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА»

 

 

 

 

 

Кафедра інформаційних

систем та мереж

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Доповідь

з дисципліни: «Інформаційні технології комп’ютерних систем»

на тему:

«Технології передачі даних в Інтернет»

 

 

 

 

 

 

 

 

Виконав:

студент

групи ІСМм - 11

Шевчук Т. С.

 

Прийняв:

доцент

Василюк А. С.

 

 

Львів — 2014 
ЗМІСТ

ВСТУП. . . . . . . . . . . . 3

1. Передача даних в Інтернеті. . . . . . . . 4
2. Адресація в Інтернеті. . . . . . . . . 5

ВИСНОВОК.  . . . . . . . . . .       11

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ. . . . . . . .       12 
ВСТУП

Інтернет є глобальною мережею, що об'єднує безліч комп'ютерів, з'єднаних для спільного використання ресурсів та обміну інформацією. Він з'єднує безліч типів мереж, серед яких можуть бути урядові, наукові, мережі маленьких фірм і великих корпорацій. Кожна з цих мереж містить виділений комп'ютер, званий сервером, за допомогою якого здійснюється з'єднання з іншими мережами. Користувачі мережі для з'єднання з сервером застосовують телефонні лінії, виділені канали, радіо і супутниковий зв'язок. Для зв'язування мереж між собою використовуються високошвидкісні канали, серед яких найбільш популярною є оптоволоконна лінія зв'язку.

Інтернет є технологією, яка принципово змінила можливості обміну інформацією і за своїм впливом на наше життя знаходиться в одному ряду з такими винаходами, як телефон, телебачення і комп'ютер.

1. Мережа Інтернет виникла близько 30 років тому для допомоги дослідникам і викладачам, щоб надати їм більш швидкі та ефективні засоби обміну даними. Однак у міру розвитку цієї мережі з'явилися й інші аспекти застосування Інтернету. В даний час первинна мета вже не є основною. 
   Передача даних в Інтернеті

Інтернет об'єднує комп'ютери в багатьох точках земної кулі. Усі ці комп'ютери мають різне апаратне забезпечення, на них встановлені різні операційні системи та програмне забезпечення. Проте всі вони повинні узгоджено й швидко приймати і передавати дані. Для цього в 70-х роках минулого століття почали розроблятися правила, згідно з якими відбувався обмін даними між комп'ютерами в мережі. Збірки таких правил одержали назву протоколи.

Протоколи задають принципи взаємодії комп'ютерів у мережі, правила передачі даних та обробки помилок, визначають певні стандарти, яким повинне відповідати обладнання і програмне забезпечення комп'ютера.

Збірка правил, які визначають принципи взаємодії комп'ютерів у мережі, називається протоколом.

Термін «протокол» у значенні «збірка певних правил» використовується не тільки в інформатиці. Дипломатичні прийоми, вручення послом вірчих грамот главі держави відбуваються відповідно до певних протоколів, існує протокол відкриття Олімпійських ігор та інші.

Фактично днем народження Інтернету вважають 1 січня 1983 р. Це дата початку використання єдиних протоколів обміну даних ТСР (англ.— протокол управління передачею) та ІР (англ. — міжмережний протокол).

З появою нових служб і можливостей Інтернету розроблялися й інші протоколи. Але протоколи ІР та ТСР були й залишаються базовими.

При розробці протоколів ТСР/ІР було вирішено, що дані, які передаються мережею, розбиваються на частини. Такі частини називаються пакетами. Кожний пакет має власний номер і строго визначену довжину. Розбиття і нумерацію здійснює відповідне програмне забезпечення згідно з протоколом. Далі до кожного пакета додаються адреси відправника і одержувача. Це здійснюється згідно з протоколом ІР. Після чого відправляється до одержувача. Структура пакету ІР протоколу вказана на рис.1.

Рис. 1. Структура пакету ІР протоколу.

• Версія (Version) — 4-бітове поле, що описує використовувану версію протоколу IP. Всі пристрої зобов'язані використовувати протокол IP однієї версії, пристрій що використовує іншу версію буде відкидати пакети.
• Довжина IP-заголовку (IP header Length — HLEN) — 4-бітове поле, що описує довжину заголовку пакету в 32-бітових блоках. Це значення — це повна довжина заголовку з врахуванням двох полів змінної довжини.
• Тип обслуговування (Type of Service — TOS) — 8-бітове поле, що вказує на ступінь важливості інформації, що привласнена протоколом верхнього рівня.
• Загальна довжина (Total Length) — 16-бітове поле, що описує довжину пакету в байтах, із заголовком та даними включно. Для того щоб вирахувати довжину блока даних, потрібно від повної довжини відняти значення поля HLEN.
• Ідентифікація (Identification) — шістнадцятибітове поле, що зберігає ціле число, яке описує даний пакет. Це число являє собою послідовний номер.
• Флаги (Flags) — 3-бітове поле, в якому два молодших біта контролюють фрагментацію пакетів. Перший біт визначає чи було пакет фрагментовано, а другий чи є цей пакет останнім фрагментом в серії фрагментів.
• Зміщення фрагментації (Fragment Offset) — 13-бітове поле, що допомагає зібрати разом фрагменти пакетів. Це поле дозволяє використовувати 16 бітів в сумі для прапорів фрагментації.
• Час життя (Time-to-Live — TTL) — 8-бітове поле — лічильник, в якому зберігаються послідовно зменшуване значення кількості пройдених вузлів (роутетів, що їх ще іноді в цьому випадку називають хопами(hops)) на шляху до місця призначення. У випадку коли лічільник пройдених хопів дорівнюватиме нулю — пакет буде відкинуто, таким чином попереджується нескінченна циклічна пересилка пакетів.
• Протокол (Protocol) — 8-бітове поле, що вказує на те, який протокол верхнього рівня отримає пакет, після завершення обробки IP-протоколом. Наприклад TCP або UDP.
• Контрольна сума заголовку (Header Checksum) — 16-бітове поле, що допомагає перевірити суцільність заголовку пакету.
• IP-адреса відправника (Source IP address) (адресант, сорс, відправник) — 32-бітове поле, що зберігає IP-адресу вузла-відправника.
• IP-адреса отримувача (Destination IP adress) (адресат, дест, отримувач) — 32-бітове поле, що зберігає адресу вузла призначення (отримувача).
• Опції (Options) — поле змінної довжини, що дозволяє протоколу IP реалізувати підтримку різних опцій, зокрема засобів безпеки.
• Підкладка (Padding) — поле, що використовується для вставки додаткових нулів, для гарантування кратності IP-заголовку 32 бітам.
• Дані (Data) — поле змінної довжини (64 Кбіт макс.), що зберігає інформації для верхніх рівнів.

Для ефективної роботи мережі в цілому необхідно управляти рухом пакетів, тобто здійснювати маршрутизацію потоків даних. Маршрутизацію відповідно до єдиних принципів, алгоритмів і протоколів здійснюють спеціальні вузли мережі, які називаються маршрутизаторами.

Маршрутизатори вибирають оптимальний шлях, тобто визначають, які на даний момент існують з'єднання і які з них найменше завантажені, знаходять шляхи обходження пошкоджених ділянок.

На комп'ютері одержувача відповідне програмне забезпечення згідно з протоколом ТСР збирає окремі пакети в єдине ціле. І якщо котрісь із пакетів не дійшли або дійшли пошкодженими, автоматично відправляються запити на повторне передавання саме тих пакетів. У цьому полягає перевага передавання даних пакетним способом, адже, якщо на лінії зв'язку виникають перешкоди, то повторно потрібно передавати тільки пошкоджені пакети.

Розглянемо структуру стеку ТСР/ІР (рис.2).

Рис. 2. Структура стеку ТСР/ІР.

Протоколи ТСР/ІР розділені на чотири рівні.

Найнижчий (рівень IV) відповідає фізичному і канальному рівням моделі OSI. Цей рівень у протоколах TCP/IP не регламентується, але підтримує всі популярні стандарти фізичного і канального рівня: для локальних мереж це Ethernet, Token Ring, FDDI, Fast Ethernet, 100VG-AnyLAN, для глобальних мереж – протоколи з'єднань "точка-точка" SLIP і РРР, протоколи територіальних мереж з комутацією пакетів X.25, Frame Relay. Розроблена також спеціальна специфікація, що визначає використання технології ATM як транспорт канального рівня. Зазвичай при появі нової технології локальних або глобальних мереж вона швидко включається в стек TCP/IP за рахунок розробки відповідного RFC, визначає метод інкапсуляції пакетів IP в її кадри. 

Наступний рівень (рівень III) – це рівень міжмережевої взаємодії, який займається передачею пакетів з використанням різних транспортних технологій локальних мереж, територіальних мереж, ліній спеціального зв'язку тощо. В якості основного протоколу мережевого рівня (в термінах моделі OSI) в стеку використовується протокол IP, який спочатку проектувався як протокол передачі пакетів у складених мережах, що складаються з великої кількості локальних мереж, об'єднаних як локальними, так і глобальними зв'язками. Тому протокол IP добре працює в мережах зі складною топологією, раціонально використовуючи наявність в них підсистем і ощадливо витрачаючи пропускну здатність низькошвидкісних ліній зв'язку. Протокол IP є дейтаграмним протоколом, тобто він не гарантує доставку пакетів до вузла призначення, але намагається це зробити. До рівня міжмережевої взаємодії відносяться і всі протоколи, пов'язані зі складанням і модифікацією таблиць маршрутизації, такі як протоколи збору маршрутної інформації RIP (Routing Internet Protocol) і OSPF (найкоротшого шляху), а також протокол міжмережевих керуючих повідомлень ICMP (Internet Protocol Control Message). Останній протокол призначений для обміну інформацією про помилки між маршрутизаторами мережі і вузлом – джерелом пакета. За допомогою спеціальних пакетів ICMP повідомляється про неможливість доставки пакета, про перевищення часу життя або тривалості зборки пакета з фрагментів, про аномальні величини параметрів, про зміну маршруту пересилання і типу обслуговування, про стан системи і тощо. 

Наступний рівень (рівень II) називається основним. На цьому рівні функціонують протокол керування передачею TCP (Transmission Control Protocol) і протокол дейтаграм користувача UDP (User Datagram Protocol). Протокол TCP забезпечує надійну передачу повідомлень між віддаленими прикладними процесами за рахунок утворення віртуальних з'єднань. Протокол UDP забезпечує передачу прикладних пакетів дейтаграмним способом, як і IP, і виконує тільки функції сполучної ланки між мережним протоколом і численними прикладними процесами. 

Верхній рівень (рівень I) називається прикладним. За довгі роки використання в мережах різних країн і організацій стек TCP/IP нагромадив велику кількість протоколів і сервісів прикладного рівня. До них відносяться такі широко використовувані протоколи, як протокол копіювання файлів FTP, протокол емуляції терміналу Telnet, поштовий протокол SMTP, використовуваний в електронній пошті мережі Інтернет, гіпертекстові сервіси доступу до віддаленій інформації, такі як WWW і багато інших.

 

 

2. Адресація в Інтернеті

Кожний комп'ютер у мережі Інтернет має адрес, за яким його можна знайти.

IP-адреса  складається з чотирьох 8-бітних  чисел, які називають октетами, розділених крапкою, такий спосіб у мережі можна надати адресу понад 1 млрд комп'ютерів. Наприклад: 212.111.193.189;   80.91.181.83;   207.46.19.254.

Деякі комп'ютери, що відіграють важливу роль у мережі (сервери провайдерів, пошукові сервери, маршрутизатори та ін.), мають постійні ІР-адреси. Постійні ІР-адреси можуть надаватися і комп'ютерам звичайних користувачів, які додатково оплатили цю послугу у провайдера. Інші комп'ютери одержують тимчасову ІР-адресу, яка діє тільки під час роботи в мережі і змінюється при кожному новому сеансі зв'язку.

ІР-адреса складається з чисел, але в такому вигляді вона складна для запам'ятовування людиною. Тому були введені доменні імена. Доменне ім’я складається зі слів або їх скорочень, які розділені крапками на окремі блоки. Оскільки слова і скорочення мають певний смисл, їх легше запам'ятати. Доменні імена унікальні, в Інтернеті немає двох однакових доменних імен у певній доменній зоні.

Кожному доменному імені відповідає єдина ІР-адреса.

Система доменних імен — це система, що дозволяє перетворювати доменні імена в ІР-адреси. Процес перетворення доменного імені у IP-адресі виконується DNS-сервером.

Домен (англ. — область, зона) — це зона в системі доменних імен Інтернету, яка виділена певній країні, організації чи іншому об'єкту.

Домени верхнього рівня бувають географічні й адміністративні.

Для того, щоб звернутися до конкретного ресурсу (файлу) у мережі Інтернет, потрібно знати не тільки ІР-адресу комп'ютера або доменне ім'я, а й шлях до потрібного файлу. Для цього використовують URL-адресу.

Уніфікований локатор ресурсів або адреса ресурсу (англ. Uniform Resource Locator - єдиний вказівник на ресурс, URL) — стандартизована адреса певного ресурсу (такого як документ, чи зображення) в інтернеті (чи деінде). Придуманий Тімом Бернерс-Лі для використання у WWW, сучасні форми описуються в RFC 3986. Включає в себе назву протоколу доступу (HTTP, FTP, telnet, gopher та ін.) і, власне, шлях до ресурсу.

URL-адреса  складається з трьох частин:

• ім'я протоколу, що використовується для доступу до ресурсу;

• доменне ім'я;

• шлях до файлу та його ім'я.

Ім'я протоколу: // Доменне ім'я / шлях до файлу та його ім'я

 

ВИСНОВОК

Отже в даній роботі розглянули технології передачі інформації в Інтернеті. Всі дані в Інтернеті, які передаються розбиваються на пакети, що дозволяє при розриву зв’язку, чи пошкодженні пакетів передати ті пакети, які потрібно.

Розбиттям на пакети і передачею даних займається стек протоколів ТСР/ІР. Який розбивається в свою чергу на чотири рівні: прикладий, основний, мережний, фізичний. На кожному з цих рівній працюють відповідні протоколи.

Кожному комп’ютеру в Інтернеті виділена унікальна ІР-адреса по якій можна його знайти і скласти маршрут передачі даних. Ця адреса складається з чотирьох восьмибітових чисел. Для зручності кожній ІР-адресі може відповідати доменне ім’я.

Щодо доступу до файлів в Інтернеті використовують URL-адреси, що складаються з трьох частин: ім'я протоколу, що використовується для доступу до ресурсу, доменне ім'я, шлях до файлу та його ім'я.

 

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

1. [Електронний ресурс]// 2012. – Режим доступу: http://school.xvatit.com/index.php?title.
2. Публікація: Вільна енциклопедія «Вікіпедія»: [електронний ресурс]// 2014. – Режим доступу: http://uk.wikipedia.org/wiki/Уніфікований_локатор_ресурсів.
3. Публікація: Вільна енциклопедія «Вікіпедія»: [електронний ресурс]// 2014. – Режим доступу: http://uk.wikipedia.org/wiki/IP-адреса.
4. Інтренет-публікація: Школа Майкрософт: [електронний ресурс]// 2007. – Режим доступу: http://msschool2.narod.ru/1.htm.