История возникновения сети интернет. Методы подключения к сети
Сегодня многие пользователи все чаще сталкиваются с понятием глобальной компьютерной сети. Правда, далеко не все в полной мере отдают себе отчет в том, что это такое в самом широком понимании, и каковы возможности глобальной сети, ограничиваясь всего лишь интернетом. Попробуем разобраться в данном вопросе несколько подробнее, а также рассмотрим некоторые основные характеристики, которые присущи таким компьютерным структурам.
Что такое глобальная сеть: общее понятие
Начнем с понимания самого определения сетей такого типа. Исходя из того, что предлагается в описании наиболее известными и уважаемыми информационными источниками во Всемирной паутине, под глобальными сетями понимают организационные структуры, объединяющие отдельные компьютеры или терминалы, находящиеся в локальной сети, между собой, независимо от их физического местонахождения. Так что же это такое?
Действительно, это есть некая структура, которая способна обеспечивать взаимодействие пользовательских терминалов или даже мобильных устройств, независимо от того, в какой точке земного шара они находятся. Что самое интересное, такие структуры относятся к понятиям виртуальным, поскольку проводные соединения между всеми устройствами по всему миру установить невозможно просто физически.
Локальные и глобальные сети: в чем разница?
Некоторые пользователи ошибочно полагают, что между этими двумя понятиями разницы нет. Тут стоит посмотреть на самое главное отличие между сетями обоих типов.
Локальная сеть сама по себе рассчитана на объединение только строго определенного числа компьютерных устройств и не может производить взаимодействие между ними при превышении их количества. Кроме того, такие сети обеспечивают только общий доступ к некоторым программам или документам, а связь осуществляется через центральный сервер или несколько серверов.
Организация глобальных сетей в этом отношении отличается в корне. В них могут входить и отдельные компьютеры или мобильные девайсы, и целые локальные сети. Иными словами, ограничений по количеству одновременно подключаемых устройств не существует в принципе (разве что по присвоению каждому устройству внешнего идентификатора, как, например, IP-адрес в интернете, или номер мобильного телефона). Протокол IPv4 в скором времени исчерпает свои возможности по причине ограниченности количества присваиваемых адресов, зато у шестой версии, которая идет на смену четвертой, такие ограничения если и есть, то весьма условны.
Принципы организации
Развитие глобальных сетей началось, как считается, еще с того момента, когда связь между компьютерными устройствами попытались установить через ARPANET. Эта сеть принципиально является прародительницей современного интернета.
Только еще на заре осуществления такой идеи связь осуществлялась посредством кабелей, но со временем решения по организации компьютерного взаимодействия вышла на новый уровень. Если говорить простым языком, структура такова, что с одной стороны имеется маршрутизатор ЛВС для выхода, а с другой - коммутатор для связи с требуемыми частями глобальной сети.
Типы глобальных сетей
Если говорить о том, что такое глобальная сеть, нельзя не затронуть вопрос, касающийся современных типов таких компьютерных структур.
В основном в классификации выделяют несколько основных классов, среди которых любому пользователю известны такие как:
- спутниковые сети;
- мобильные сети;
- интернет и его разновидности.
Как это работает?
Как уже понятно, доступ в глобальную сеть обеспечивается за счет идентификации устройства, а связь осуществляется посредством использования специальных протоколов.
Для разных сетей и разных операционных систем сами протоколы могут разниться, однако в международных стандартах обычно можно встретить протоколы вроде TCP/IP, ATM, MPLS, SONET/SDH и др. Каждый такой протокол представляет собой набор определенных правил, по которым осуществляется доступ в глобальную сеть, производится передача и прием информации или идентификация пользовательских устройств и т. д. Заметьте, в данном случае об инициализации персоны самого пользователя речь не идет. Все это относится исключительно к компьютерам или мобильным девайсам.
Наиболее известные глобальные сети
Вообще, сегодня самыми популярными принято считать сети типа Internet и FidoNet. Однако мало кто догадывается о том, что сети мобильных операторов тоже являются своеобразными глобальными структурами, использующими для связи между устройствами стандарты технологий GSM.
А как же 3G/4G? Тут нужно четко понимать, что эти стандарты используются исключительно для выхода в интернет, а, проще говоря, для связи одной глобальной сети с другой. И любая глобальная сеть изначально ориентирована на высокую скорость передачи данных, что выгодно отличает ее от локальной структуры. Но на сегодняшний день сети мобильных операторов в равной степени можно отнести и к локальной, и к глобальной сети, поскольку в них объединены только строго определенные идентифицированные по номерам устройства, а с другой стороны, их количество растет день ото дня, что предполагает присвоение таких идентификаторов практически в неограниченном количестве.
Некоторые базовые возможности и проблемы
Но давайте посмотрим, что представляет собой глобальная сеть Интернет. Именно структура, именуемая World Wide Web, стала наиболее популярной, развитой и разветвленной. Если ранее она была ориентирована в основном на осуществление пересылки корреспонденции в виде электронной почты или посещение веб-страниц, сегодня ее ресурсы таковы, что пользователи любой точки мира могут общаться между собой, скажем, посредством видеочатов в режиме реального времени или в социальных сетях, загружать информацию любого типа, хранить собственные данные в облачных сервисах и т. д.
Одним из самых интересных инструментов можно назвать одновременный доступ к электронным документам, при котором подразумевается открытие и редактирование файлов несколькими пользователями сразу. Само собой разумеется, что любое изменение в документе тут же отображается на компьютерах всех подключенных в данный момент пользователей. Что такое глобальная сеть в этом смысле? Это есть инструмент, обеспечивающий программное взаимодействие на всех уровнях и между любыми пользователями.
Но появление Всемирной паутины в известном смысле породило и множество проблем, поскольку именно в интернете сегодня распространяется такое огромное количество вирусов, вредоносных кодов и программ, что и вообразить себе трудно. Даже самые продвинутые разработчики антивирусного программного обеспечения не успевают следить за их появлением.
Конечно же, это далеко не все возможности, которые можно привести в качестве примера. Набирающий в последнее время биткоин-майнинг тоже можно отнести к таким инструментам. Тут технология такова, что посредством интернета можно объединить в одну виртуальную сеть машины даже без согласия их владельцев и воспользоваться многократным увеличением производительности отдельно взятого компьютера за счет использования вычислительных возможностей других терминалов. Естественно, в некотором смысле такие программы можно назвать вирусами или действиями, попадающими под юрисдикцию незаконного доступа к чужой информации, тем не менее именно как средства глобальных сетей такие возможности сбрасывать со счетов нельзя.
Кроме того, отдельно стоит отметить и сетевые операционные системы, которые не требуют установки на жесткий диск, а могут загружаться на компьютерный терминал с удаленного сервера, обеспечивая полноценную работу любого устройства. Как считается, такие технологии на сегодняшний день наиболее актуальны, поскольку система защиты, применяемая для их структур и удаленного доступа, намного выше, чем в системах стационарных.
Краткие выводы
В целом же, думается, уже немного понятно, что такое глобальная сеть и в чем состоит ее отличие от сети локальной. Естественно, рассмотреть абсолютно все предоставляемые инструменты невозможно в принципе. Однако вопрос этого, собственно, и не стоял. По крайней мере, из вышеизложенного материала можно понять, что это за структуры, зачем они нужны и какими базовыми возможностями обладают.
В нашем динамично развивающемся мире многие люди, даже не имеющие непосредственного отношения к вычислительной технике, имеют дома компьютер. Зачастую человек, впервые купивший ПК, вдоволь наигравшись, решает подсоединиться к Интренету, о котором хорошо наслышан. Среди нескольких интернет-провайдеров, предлагающих свои услуги, он должен выбрать одного. Приведенный ниже материал поможет принять решение. В нем рассмотрены способы подключения ПК к Сети и технологии, позволяющие выходить в нее через обычную электрическую розетку.
Есть несколько причин, способствующих распространению Всемирной паутины в России. И объясняются они не повышением доходов населения, а, во-первых, снижением цен на коммуникационное оборудование, да и вообще на технику в целом; во-вторых, увеличением числа интернет-провайдеров и укрупнением уже существующих; в-третьих, снижением цен на подключение к Сети, в результате его расширения, а также принятия нового закона «О связи».
Сейчас доступ в Интернет можно получить с помощью сети КТВ (кабельное телевидение), домовой локальной сети (ЛС), асимметричной цифровой абонентской линии - ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Lines) и проч. Причем одни из технологий доступа к всемирной Сети не требуют прокладки дополнительных коммуникаций, а другие, наоборот, не могут без них обойтись.
Доступ через стационарный или мобильный телефон
Еще недавно основным видом доступа в Интернет был коммутируемый (здесь и далее речь идет о московском регионе, где существует многообразие технологий). Его преимущества очевидны. Стоимость модема, включающегося в обычную телефонную розетку, снизилась и в зависимости от модели колеблется от 20 до 100 долл. Подсоединение зависит только от того, включен ли абонент в телефонную сеть общего пользования (ТфОП). Повсеместный переход на цифровые АТС позволяет работать со скоростями до 56 кбит/с, а с учетом сжатия - с еще большими (протоколы V.92, V.44). Этого достаточно для просмотра HTML-страниц, игр, копирования файлов объемом до 10 Мбайт и чтения почты. Но эта же простота порождает множество проблем, обусловленных прежде всего недоступностью абонента для входящих звонков. Кроме того, в связи с особенностями построения ТфОП скорость у обычных коммутируемых модемов не может превысить 64 кбит/с, даже при наличии идеального канала, т.е. при отсутствии каких-либо мешающих факторов, помех в линии и т.п., что ограничивает возможность пользователя получать полноценный доступ к мультимедийной информации. (Мы не обсуждаем абонентские устройства ISDN, поскольку в России слабо развита сеть, работающая по этой технологии, да и домашние пользователи Интернета вряд ли позволят ее себе, невзирая на многие ее преимущества.) К тому же абонент получает доступ в Сеть только во время сеанса связи, что также не всегда удобно.
При рассмотрении коммутируемого доступа в Интернет следует сказать и о сотовых сетях связи, ставших очень популярными благодаря дешевизне и широким возможностям. В 2004 г. по количеству абонентов они превзошли традиционную ТфОП. Их зоны покрытия охватывают значительную территорию России, не говоря уже о Москве и Московской области. В отличие от традиционной телефонии сотовая связь с введением новых стандартов стала активно развиваться и наращивать скорость доступа. Так, уже предоставляется выход в Интернет со скоростью до 171,2 кбит/с (GPRS, General Packet Radio Service). Суть данной технологии заключается в автоматическом выделении не используемых в определенный момент времени каналов, что позволяет оптимизировать загрузку сети. Но скорость передачи по этой технологии не сможет оставаться всегда высокой и будет довольно сильно зависеть от загруженности сети, поскольку телефонные переговоры имеют приоритет над передачей данных. Следующее поколение сотовых сетей - 3G позволит передавать информацию со скоростью до 2 Мбит/с для абонентов, находящихся в помещении, т.е. это уже видео в реальном времени. Для ряда стран, в частности для Японии, 3G уже вчерашний день, так как на очереди стоят стандарты 4G, разрабатываемые с 1998 г. Максимальная скорость, обеспечиваемая с помощью 4G, составит 1 Гбит/с, коммерческий запуск этой сети планируется в 2010 г.
Выход в Интернет через домовую сеть
Проблемы, связанные с коммутируемым доступом, знакомы большинству пользователей, поэтому в Москве стали появляться их сообщества, пытающиеся наладить надежную и высокоскоростную связь с Интернетом своими силами. Результатом их деятельности стало создание локальных домовых сетей на основе Ethernet. Такие сети подключались к интернет-провайдеру по выделенным высокоскоростным каналам, например, с помощью xDSL-модемов. Подобное решение оказалось вполне оправданным, поскольку, во-первых, стоимость выделенного канала зачастую не по карману отдельному пользователю, во-вторых, абоненты одной сети могли обмениваться данными с высокими скоростями, не выходя вовне (игры, обмен файлами, чат), что снижало затраты, и в-третьих, «на всю катушку» использовался внешний канал доступа в Интернет. Локальные сети обычно строятся на базе Ethernet, HPNA, Wi-Fi. Эти технологии имеют низкую надежность, а также не могут работать на расстоянии более нескольких сотен метров (здесь не рассматриваются локальные волоконно-оптические сети). Если для Ethernet приходится прокладывать отдельный кабель, что порой сопряжено с трудностями организации и дальнейшей эксплуатации, то для Wi-Fi желательна прямая видимость. К тому же этот вид сети напрямую зависит от атмосферных явлений. Но указанные недостатки окупаются высокими скоростями внутри сети и незначительностью материальных затрат.
Обычно домовая сеть строится с помощью Ethernet (протокол IEEE 802.3). Для этого используется витая пара, протягиваемая в каждую подключаемую квартиру. В результате пользователь получает доступ в локальную сеть, как правило, без оплаты внутреннего трафика, а при желании и выход в Интернет, но тогда за входящий трафик придется платить. При организации сети такого вида телефон не занят. Кроме того, скорость обмена внутри локальной сети довольно высока, а скорость выхода вовне зависит от числа пользователей, одновременно работающих с Сетью, и конечно же от пропускной способности интернет-канала. В данном случае крупным недостатком следует считать то, что приходится прокладывать дополнительный кабель. Однако существует способ под названием HPNA, позволяющий обойтись без этого.
Разработаны две версии этой технологии - HPNA 1.0 (топология «звезда») и HPNA 2.0 (топология «общая шина»). Первая обеспечивает передачу данных со скоростью до 1 Мбит/с, а вторая - до 10 Мбит/с. Оборудование стандарта HPNA 1.0 подключается параллельно телефонному аппарату. Данную технологию создавали для работы по обыкновенной «лапше». Она не влияет на разговоры между абонентами ТфОП, а также на работу xDSL-устройств, поскольку ее полоса пропускания лежит в пределах 5,5-9,5 МГц (для HPNA 1.0). Тогда, как и в случае подключения к Интернету по xDSL-технологии, при передаче данных через домовую сеть аппарат остается свободным. Для HPNA 2.0 полоса пропускания находится в интервале от 2 до 30 МГц. Способ подключения по второму стандарту несколько отличается от первого варианта. В подъезде по стояку снизу доверху протягивается кабель, к которому и подсоединяются желающие объединиться в домовую сеть. В этом случае скорость 10 Мбит/с распределяется на всех подключенных к «общей шине». Сегмент подъезда может быть подсоединен к конвертеру HPNA/Ethernet, который, в свою очередь, коммутируется в сеть передачи данных. Работающие по описанным технологиям устройства способны эксплуатироваться на расстоянии 150 и 350 м соответственно. Впрочем, допустима и линия длиной до 1 км, но тогда скорость будет в несколько раз ниже. Это объясняется адаптацией приемника к различным уровням помех, а также изменением уровня сигнала в зависимости от характеристик линии. В процессе работы между приемником и передатчиком постоянно происходит согласование, что позволяет снизить требования к среде передачи. В HPNA 2.0 используется также подстройка оптимальной скорости передачи данных в зависимости от изменяющихся характеристик кабеля. Одновременно к одной абонентской линии можно подключать до 32 компьютеров.
Еще одна технология, не требующая дополнительной проводки кабеля при организации домовой сети, называется Wi-Fi. Она строится на ряде протоколов семейства IEEE 802.11, работает на частоте 2,4 ГГц и позволяет передавать данные со скоростью до 11 Мбит/с. Архитектура сети следующая. У оператора организуется точка доступа, где монтируется оборудование, отвечающее за передачу радиосигнала, а у абонента ставится антенна, подключаемая через стандартные интерфейсы к компьютеру. Стоимость ее не превышает 150 долл. Расстояние, на котором будет работать подобное оборудование, колеблется от 100 до 1000 м. К сожалению, Wi-Fi имеет один существенный недостаток - как уже говорилось, желательна прямая видимость, так как существенное влияние на радиосигнал оказывают не только стоящие рядом здания, но и кроны деревьев, которые его рассеивают. Бороться с этим можно лишь усилением мощности передаваемого сигнала (но здесь также есть ограничения), так что лучше всего обеспечить прямую видимость.
Доступ в Сеть через спутниковый канал
Входящий интернет-трафик обычно значительно превышает исходящий от пользователя. С учетом такой асимметрии и строились последние модемные протоколы V.90 и V.92. Человек, работая с Сетью, отправляет туда короткие управляющие пакеты, а в ответ на них получает значительные объемы информации, в частности видео- и аудиофайлы, телевизионное вещание. Поэтому появилось решение, связанное с применением гибридного соединения с Интернетом, где модем через ТфОП передает исходящий трафик, а принимаемый идет через спутниковый канал. Благодаря этому скорость входящих данных многократно возрастает и порой достигает 0,5-2,5 Мбит/с. Принцип работы таков: пользователь через модем выходит на пул провайдера подобных услуг и работает с Сетью через определенный прокси-сервер, принимающий запросы пользователя, а ответы ему направляются через спутник. Затраты по подключению не такие большие, как может показаться. Для получения подобной услуги необходимы модем, антенна, конвертер, DVB-карта. Подобный вариант целесообра-зен для тех, кто находится на большом расстоянии от операторов, предоставляющих доступ к Интернету. Однако при данном способе телефонная линия будет занята. Ниже мы рассмотрим пути решения этой проблемы.
Доступ во Всемирную паутину через сеть КТВ
Существует еще один способ подключения к Интернету - через сеть КТВ. Организовать его можно двумя путями. Первый наиболее прост в реализации и напоминает доступ через спутник. Пользователь звонит по коммутируемой линии сети на модемный пул провайдера, предоставляющего подобную услугу. В дальнейшем запросы посылаются по коммутируемой линии сети, а ответы на них приходят по сети КТВ со скоростью до 56 Мбит/с на кабельный модем пользователя. При втором способе производится двусторонняя работа по телевизионной сети с применением кабельного модема. В этом случае исходящая скорость возрастает многократно, а телефон остается свободным.
Выход в Сеть по выделенному каналу
Наконец, рассмотрим еще один распространенный в Москве способ подключения к Сети, при котором не требуется прокладки дополнительных коммуникаций, а также остается свободным домашний телефон. Он заключается в организации выделенного высокоскоростного соединения между домашним ПК и выбранным интернет-провайдером по уже существующей телефонной проводке с использованием технологии ADSL или VDSL (оборудование ADSL дешевле, и потому соответствующая технология более популярна).
Телефонные разговоры отделяются от передачи данных с помощью сплиттера - частотного фильтра, к которому подсоединяются телефонный аппарат и ADSL-модем. Провайдер также устанавливает подобное оборудование, разделяющее по частотам телефонный разговор и передачу данных со стороны АТС. К компьютеру ADSL-модем подключается через порт USB или сетевую плату (порт Ethernet). Он обеспечивает передачу данных к абоненту со скоростью до 24 Мбит/с, а от него - со скоростью до 2 Мбит/с. (Подобные скорости обеспечиваются стандартами G.992.3, G.992.4, G.992.5, а в жизни используется G.992.1 со скоростью входящего потока до 8 Мбит/с и исходящего - до 1 Мбит/с.) Трафик асимметричен (ADSL), так как в большинстве случаев от пользователя идут управляющие команды, а в ответ он получает интернет-страницы с графикой, аудио- и видеоинформацию. Такое подключение обеспечивает работу на расстоянии более 1 км на максимальной скорости, что обычно удовлетворяет большинство абонентов. В последнее время наметилась тенденция к снижению стоимости данной услуги, и потому она становится более привлекательной для частных лиц. Этому способствует и продвижение ADSL в России.
Доступ в Интернет через электрическую розетку
9 декабря 2004 г. появилась информация о том, что компания «Электроком» планирует задействовать такую коммуникацию, как электросеть, для обеспечения широкополосного доступа в Интернет с использованием технологии PLC (Power Line Communications). Инвестиции для столь грандиозного замысла, предоставленные фондом «Русские Технологии» и компанией Intel Capital, подразделением корпорации Intel, составили 4 млн. долл. Организация домовых сетей на базе такой технологии намечена не только в Москве, но и в других регионах России.
Огромная территория нашей страны опутана электрическими проводами, и для оперативного управления такой сетью необходима связь. Попытки организовать передачу данных по высоковольтным проводам предпринимались и ранее, но ее скорость была мала.
В течение 1997-2000 гг. в этом направлении был совершен основной технологический прорыв, чему способствовали накопленный опыт, а также появление высокоскоростных и дешевых DSP (Digital Signal Processor - цифровой сигнальный процессор). В апреле 2000 г. был создан альянс HomePlug Powerline Alliance, в состав которого вошло немало компаний, в том числе в качестве спонсоров. Это 3Com, AMD, Cisco Systems, Compaq, Conexant, Diamond Multimedia, Enikia, Intel, Intellon, Motorola, Panasonic, Tandy/RadioShack и Texas Instruments. Таким образом был дан мощный толчок дальнейшему развитию и стандартизации передачи данных и голоса по электропроводам. А поскольку началось массовое подключение к Интернету, альянс принял решение о развитии именно этого сегмента рынка. И уже в июне 2001 г. появился первый стандарт HomePlug 1.0, позволяющий использовать электросеть в качестве локальной и подключать к ней различные устройства. Работа в этой сети могла идти со скоростью до 14 Мбит/с, а через специальные шлюзы была реализована возможность выхода в Интернет и ТфОП.
Электрический кабель представляет собой среду, изначально не предназначенную для высокоскоростной передачи данных (когда речь идет о скоростях в десятки мегабит в секунду, то и полоса частот должна быть соответствующей). Процесс затухания сигнала в кабеле показан на рис. 2.
Кроме того, на приведенные значения влияют такие факторы, как материал кабеля (медный или алюминиевый), качество соединения, наличие перехода с одного кабеля на другой. Но даже если все сделано идеально, нужно учитывать различные помехи, создаваемые бытовыми приборами, электроинструментами и промышленным оборудованием. А поскольку электрический кабель не экранирован, то свою лепту в увеличение помех вносят и различные радиостанции.
Непросто было выбрать стандарт для высокоскоростной передачи данных, но все же из множества разнообразных технологий для HomePlug 1.0 было использовано решение Power Packet фирмы Intellon, которое базируется на модифицированном методе модуляции OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing - ортогональное частотное разделение каналов с одновременной передачей сигналов на разных несущих). Передача данных с помощью OFDM по сути очень похожа на протокол PEP, применявшийся в модемах, подключаемых к ТфОП. Весь спектр частот (от 4,3 до 20,9 МГц) делится на 84 диапазона, и в каждом из них принимается своя несущая частота, что позволяет осуществлять демодуляцию даже тогда, когда в канале появляется узкочастотная помеха или происходит сильное затухание. При этом пораженный участок временно блокируется, но передача все равно не прекращается. Данная технология передачи помогает подстраиваться под те условия, которые устанавливают службы радионадзора за использованием радиочастот, поскольку неэкранированный электрический кабель может создавать помехи и для радиостанций, и для специального оборудования.
Для борьбы с межсимвольной интерференцией, возникающей при изменении среды передачи (например, при включении какого-нибудь устройства, скажем лампочки, изменяется структура среды не только у вас в квартире, но и у соседей, поскольку они подключены к вашей фазе), было решено увеличить длину посылки вызова и ввести дополнительную микросекундную преамбулу, а кроме того, постоянно отслеживать состояние среды непосредственно перед передачей информации.
В качестве метода был принят множественный доступ в канал с контролем несущей/предотвращением коллизий CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance), так как при подключении к сети компьютеров по технологии «общая шина» необходимо было решать вопрос разделения среды передачи.
Что же дает данная технология? В некоторых городах Западной Европы она практически вытеснила все остальные способы построения локальных сетей и выхода в Интернет. И это было оправданно, так как, в отличие от перечисленных выше решений, не требуется прокладывать дополнительные коммуникации, ведь не бывает домов, где есть ПК, но нет электропроводки. Пользователь подобной услуги наряду с доступом в Интернет получает возможность работы в домовой сети, а также подключения к ТфОП через электропроводку. Ему придется лишь приобрести небольшое устройство, которое свяжет домашний компьютер и телефон с Интернетом и ТфОП. Данные по сети идут по протоколу TCP/IP, для передачи голоса используется технология VoIP, скорость его кодирования составляет обычно 32 кбит/с. А вообще скорость передачи по такой сети на расстояние до 200 м достигает 14 Мбит/с. На организацию сети накладывается еще одно ограничение - подобные устройства должны подключаться лишь к одинаковым фазам, поскольку трансформаторы на подстанциях не пропускают высокочастотных сигналов. Значит, необходимо ставить дополнительные устройства перехода между фазами, но этим должен заниматься оператор, предоставляющий такой сервис. Причем эти устройства потребуются не только для соседних домов, но и для тех подъездов, в которых на квартиры заведены разные фазы (рис. 3 ).
Чтобы эта технология была работоспособна, величина напряжения в сети должна находиться в диапазоне 90-270 В. Стоимость абонентского устройства - около 100 долл. Рассмотренное решение перспективно, но пока не очень распространено в России. Сфера применения данной технологии достаточно широка, она охватывает прежде всего тех пользователей, для которых критичной является скорость подключения и у которых отсутствует сетевая инфраструктура.
Общеизвестно, однако, что прогресс не стоит на месте. И спустя три года вслед за HomePlug 1.0 был утвержден новый стандарт - HomePlug AV (его разработка была завершена в октябре 2004 г., а принят он был 18 августа 2005 г.), позволяющий передавать по той же электропроводке смешанный вид данных: голос, видео, видео с высокой четкостью (HDTV - несколько потоков), данные со скоростью до 200 Мбит/с. Это обеспечивает QoS - Quality of Service (гарантированное качество обслуживания). Чтобы суметь передать данные с такой скоростью по электросети, был изменен частотный диапазон. Он расширился и находится в пределах от 2 до 28 МГц. Для повышения безопасности передаваемых данных стандарт DES был изменен на AES, а также была увеличена длина ключа с 56 до 128 бит. Но тем не менее новый стандарт HomePlug AV обеспечивает совместимость с абонентскими устройствами стандарта HomePlug 1.0. Он использует модуляцию OFDM с расширенным FEC (Forward Error Control), которая позволяет оценивать канал и адаптироваться к нему. Как и в предыдущей спецификации, был выбран множественный доступ с контролем несущей CSMA. Новый стандарт также поддерживает TDMA и FDMA для совместимости с Broadband Over Powerline (BPL). Продажа оборудования, поддерживающего HomePlug AV, уже началась, и будем надеяться, что подобная технология найдет в России своих пользователей.
С Cергеем Владимировичем Мухиным можно связаться по e-mail: [email protected] .
Капля дегтя в бочке меда
Не надо строить иллюзий - с доступностью технологии не все так просто, и в этом я имел возможность убедиться на практике. Прежде всего возникает проблема с дальностью, на которой работает PLC, - она не превышает 300 м. Значит, мы сможем создавать сети лишь для небольших офисов или между квартирами в одном подъезде. Чтобы увеличить дальность связи, придется устанавливать дополнительные регенераторы, из-за чего увеличится стоимость вложений. Кроме того, работающее по данной технологии оборудование еще не сертифицировано. К тому же предлагается целый спектр конкурирующих способов доступа в Интернет, так что технологии выхода в Сеть через электрическую розетку еще предстоит бороться за свое место под солнцем.
Но это лишь маленькие игрушки гиков, которые мечтают покрыть связью всю планету. Их амбициозные сервисы станут крохотным дополнением к мощной базовой инфраструктуре Всемирной сети - разветвлённой сети наземных и подводных магистральных каналов. Вот где настоящая кровеносная система современной цивилизации. Именно здесь бьётся её пульс.
Крупнейшие хабы
На физическом уровне интернет представляет сеть хабов (точек обмена трафиком), связанных магистральными каналами. В точках обмена трафиком концентрируется не только трафик, но и сетевая инфраструктура (дата-центры, хостинг и т.д). Крупнейшие точки обмена находятся во Франкфурте, Амстердаме, Лондоне и Париже. В каком-то смысле эти города можно считать столицами мирового интернета. По крайней мере, точно крупнейшими сетевыми узлами, вместе с Нью-Йорком, который тоже входит в пятёрку основных хабов.По данным на 2014 год , по дну океана проложено 285 кабелей связи, из них 22 не использовались, это так называемые «тёмные кабели» («тёмное оптоловокно») - такие неиспользуемые кабели в большом количестве есть и на суше. Например, та же компания Google скупает тёмное оптоволокно для связи между дата-центрами. Когда по тёмному оптоволокну пускают сигнал, говорят, что его «зажгли», как лампу.
Расчётный срок службы оптоволокна составляет 25 лет - это чисто теоретическая величина. Предполагается, что в течение такого времени коммерческая эксплуатация канала будет иметь смысл. Соответственно, исходя из такого срока экономисты рассчитывают окупаемость инвестиций. Например, для компании Google выгоднее проложить собственный кабель через Тихий океан, чем 25 лет арендовать чужой.
По мере роста трафика в интернете (он растёт примерно на 37% в год) операторы производят апгрейд оптоволокна - «уплотняют» его, чтобы передавать данные одновременно в нескольких спектральных каналах за счёт спектрального уплотнения . Кроме того, внедряются более эффективные техники фазовой модуляции и устанавливается более современное оконечное оборудование. Соответственно, пропускная способность магистрального канала увеличивается пропорционально полосе частот, на которых передаются данные.
Хорошей иллюстрацией является трансатлантическая информационная магистраль. В 2003-2014 годы здесь не было проложено ни одного (!) нового кабеля, зато пропускная способность действующих каналов увеличилась в 2,4 раза исключительно за счёт уплотнения каналов и апгрейда оборудования. И у этих кабелей ещё остался большой запас на будущее.
Увеличение пропускной способности трансатлантических каналов связи в 2003-2014 годы
Прокладка нового кабеля и ввод его в эксплуатацию - длительная процедура, которая продолжается несколько лет, и довольно дорогостоящая, поэтому несколько корпораций обычно сообща финансируют такие проекты, а потом делят между собой оптоволоконные пары в кабеле. Например, 29 июня 2016 года компания Google с партнёрами (China Mobile International, China Telecom Global, Global Transit, KDDI, Singtel) объявили о вводе в эксплуатацию крупнейшего подводного кабеля в мире - транстихоокеанского кабеля FASTER на 60 Тбит/с . Кабель длиной 9000 км связал Японию и США (здесь Япония выполняет роль хаба между США и Китаем).
FASTER
Этот конкретный кабель состоит из 6 оптоволоконных пар. Каждая пара способна передавать сигнал в 100 диапазонах длины волны по 100 Гбит/с на каждую длину (10 Тбит/с на каждую оптоволоконную пару). Это соответствует 60 Тбит/с максимальной пропускной способности для каждого кабеля - это не теоретическая, а реальная максимальная пропускная способность, продемонстрированная в тестах.
Но в первое время пропускная способность даже близко не приблизится к этому пределу. На первом этапе будут задействованы всего лишь от 2 до 10 каналов, то есть 2-10% максимальной пропускной способности кабеля. В течение 25-летнего срока эксплуатации Google с партнёрами будут постепенно увеличивать его пропускную способность, по мере необходимости.
Google принадлежит один или два из шести оптоволоконных пар в кабеле, точная информация держится в секрете. Хотя стоимость прокладки магистрали FASTER составила $300 млн, для интернет-компании это действительно дешевле, чем арендовать такие же каналы у других. Кроме того, так Google получает больший контроль над линиями связи, которые связывают её дата-центры.
Кстати, Microsoft и Facebook по примеру Google сейчас тоже формируют консорциум для прокладки своего трансатлантического кабеля MAREA.
Сети в Европе
Если магистральные каналы связи сравнить с кровеносной системой современной цивилизации, то Европа - её сердце.
Карта магистральных каналов в Европе с каждым годом немного изменяется. Между крупнейшими узлами сети иногда прокладываются новые каналы с большей пропускной способностью и/или меньшей задержкой (то есть по более оптимальному маршруту). В некоторых случаях каналы могут вообще «пропадать», то есть их перестают использовать, если оператор по какой-то причине решит перенаправить линк от одного города к другому. В начале 2000-х крупнейшим международным каналом связи в мире был трансатлантический маршрут Нью-Йорк–Лондон, но в 2009 году проложили более толстый канал Амстердам–Лондон, а затем и этот рекорд был побит новым «чемпионом» - трассой Франкфурт–Париж.
Примерно в это время сформировалась окончательная структура сетевых магистралей в Европе с четырьмя крупнейшими в мире точками обмена трафиком.
- Франкфурт
- Лондон
- Париж
- Амстердам
Физическое местоположение серверов 100 самых популярных сайтов в некоторых странах, апрель 2015 год.
Если у вас несколько персональных компьютеров, либо компьютер и ноутбук, и вы хотите, чтобы каждый из них был подключен к сети интернет, то вам необходимо будет организовать локальную сеть, с помощью которой все устройства получат доступ к мировой сети.
Локальная сеть для выхода и глобальную паутину
Для подключения к локальной сети, абсолютно не обязательно использовать стационарный компьютер. К ней возможно также подключить и ноутбук. Далее описываемые действия рассчитаны на программу Windows XP, но их можно те же произвести для любой другой системы.
Для создания домашней сети, прежде всего необходимо специальное оборудование, а в частности, коммутатор и сетевые провода. Ниже на вы можете увидеть фото необходимого оборудования.
Также во все устройства нужно встроить в плату сетевые карты. Она также изображена на фото ниже.
И конечно не одна локальная сеть не может обойтись без самого модема. Он продемонстрирован ниже.
Обратите внимание, что сетевую карту необходимо устанавливать в тот компьютер, который имеет выход в глобальную сеть напрямую. Это компьютер в дальнейшем будет выполнять функцию сервера. Система самостоятельно обнаруживает новое оборудование- сетевую карту и устанавливает нужные драйвера.
После этого подключаем в установленной сетевой карте модем и настраиваем выход в интернет.
Ко второй сетевой карте сервера подсоединяем один конец сетевого кабеля, а второй подсоединяем к коммутатору. Далее сетевые кабели подключаем к сетевым картам стационарных компьютеров или ноутбуков. На рисунке ниже изображено, как это должно выглядеть.
Теперь свободные окончания сетевых кабелей подключаем к коммутатору и подключаем к сети электроэнергии. Можно заметить, что на всех подключенных экранах появились сигналы, которые говорят о готовности подключения кабелей. На фото представлен пример сообщений.
Приступаем к налаживанию непосредственно самой сети. Прежде всего, настраиваем сервер. Заходим в Пуск, выбираем Настройки, затем Панель управления, затем Сетевые подключения.. Переименовываем старую сетевую карту во избежание путаницы в будущем. Далее вы можете увидеть значок переименованной сетевой карты, к которой подключается сетевой кабель. Просматриваем настройки сети. Чтобы сделать это, нажимаем мышкой на значок карты и выбираем пункт меню «свойства». Ниже вы можете увидеть, как это выглядит.
После этого на экране откроется новое окно. название окна — «ЛВС – свойства», так как для примера мы назвали нашу сетевую карту ЛВС. Ниже на фото видно, как выглядит это окно.
Ищем вкладку «Общие» и нажимаем надпись «Протокол Интернета». Либо можно просто выделить данную строчку и нажать «Свойства». Перед вами появится окно под названием «Свойства: Протокол Интернета (TCP/IP)», оно представлено на фото ниже.
Делаем запись Использовать следующий IP-адрес:» активной и присваиваем серверу IP-адрес с помощью модема. Лучше написать следующие цифры: 192.168.0.1. Сохраняем все внесенные изменения, нажав ОК. Проверьте, чтобы у вас все было так же, как и на рисунке внизу.
После этого устанавливаем галочки на двух последних пунктах. Это позволит вам сразу обнаружить отхождение провода по различным причинам. Повторно все сохраняем, нажав ОК. Теперь настройка сервера является выполненной. Приступаем к настройке остального оборудования локальной домашней сети.
Для этого сначала выделяем иконку «ЛВС», как это показано ниже.
После этого нажимаем следующую иконку домика, которая показана ниже.
Перед вами на экране откроется мастер настройки. Он поможет вам оперативно и правильно осуществить настройку. Нажимаем «Далее». Ниже вы видите пример мастера.
Затем появится новое окно, где также нужно нажать «Далее».
В появившемся окне ставим галочку напротив пункта «Другое» и вновь жмем «Далее».
Устанавливаем галочку напротив пункта «Этот ПК является частью сети, которая не имеет выхода в Интернет», и нажимаем «Далее». Появится новое полупустое окно, как на рисунке ниже.
Пропишите имя большими или маленькими английскими буквами и жмем «Далее». В новом окне указываем рабочую группу, как это показано ниже, и вновь жмем «Далее».
На вновь появившейся странице ничего не меняем, оставляем ее без изменений.
А вот здесь уже нужно будет внести все данные, которые вы ранее использовали для настройки локальной сети. Если вы считаете, что ошиблись на одном из пунктов, всегда можно вернуть назад и ликвидировать ошибки. Если вы считаете, что все в порядке идем «Далее».
Ставим точку напротив пункта «Завершить работу мастера».
В новом окне нажимаем пункт «Готово» и перезагружаем компьютер.
Аналогичным образом настраиваем сетевые карты оставшихся компьютеров вашей локальной сети, которые не являются серверами. Единственное отличие, которое вы встретите при работе — это имя каждого оборудования. Имена сетевых карт должны быть отличными друг от друга.
Как демонстрирует рисунок, представленный ниже, на новом оборудовании у нас установлены другие данные. Прописываем все так же, как изображено ниже.
После этого заполняем «Протокол Интернета» для следующего оборудования. Заполняем его также в соответствии с представленной ниже иллюстрацией.
Как вы видите, данные вводятся одни и те же. После этого наша локальная сеть является настроенной. Настраиваем сетевую карту, которая имеет подключение непосредственно к модему.
История возникновения сети Интернет
В дословном переводе на русский язык интернет (Internet) – это межсеть, то есть в узком смысле слова интернет – это объединение сетей. Интернет – это всемирная компьютерная сеть. Интернет – это пространство, внутри которого осуществляется непрерывная циркуляция данных.
Фактически Internet состоит из множества локальных и глобальных сетей, принадлежащих различным компаниям и предприятиям, связанных между собой различными линиями связи. Internet можно представить себе в виде мозаики сложенной из небольших сетей разной величины (рис.46), которые активно взаимодействуют одна с другой, пересылая файлы, сообщения и т.п.
Рис.46Структура глобальной сети Internet
Информация в Internet хранится на серверах. Серверы имеют свои адреса и управляются специализированными программами. Они позволяют пересылать почту и файлы, производить поиск в базах данных и выполнять другие задачи.
Обмен информацией между серверами сети выполняется по высокоскоростным каналам связи (выделенным телефонным линиям, оптоволоконным и спутниковым каналам связи). Доступ отдельных пользователей к информационным ресурсам Internet обычно осуществляется через провайдера или корпоративную сеть.
Провайдер - поставщик сетевых услуг – лицо или организация предоставляющие услуги по подключению к компьютерным сетям. В качестве провайдера выступает некоторая организация, имеющая модемный пул для соединения с клиентами и выхода во всемирную сеть.
Основными ячейками глобальной сети являются локальные вычислительные сети. Если некоторая локальная сеть непосредственно подключена к глобальной, то и каждая рабочая станция этой сети может быть подключена к ней.
Существуют также компьютеры, которые непосредственно подключены к глобальной сети. Они называются хост - компьютерами (host - хозяин). Хост – это любой компьютер, являющийся постоянной частью Internet, т.е. соединенный по Internet – протоколу с другим хостом, который в свою очередь, соединен с другим, и так далее.
Отдельные пользователи подключаются к сети через компьютеры местных поставщиков услуг Интернета, Internet - провайдеров (Internet Service Provider - ISP), которые имеют постоянное подключение к Интернет. Региональный провайдер, подключается к более крупному провайдеру национального масштаба, имеющего узлы в различных городах страны. Сети национальных провайдеров объединяются в сети транснациональных провайдеров или провайдеров первого уровня. Объединенные сети провайдеров первого уровня составляют глобальную сеть Internet.
Первый этап развития интернета
Ранние эксперименты по передаче и приему информации с помощью компьютеров начались еще в 50 годах и имели лабораторный характер. Лишь в конце 60 г. на средства Агентства перспективных разработок мин. обороны США была создана первая сеть национального масштаба. Она получила название ARPANET.
Первый серверARPANET был установлен 2 сентября 1969 года в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе. Компьютер Honeywell DP-516 имел 24 Кб оперативной памяти.
29 октября 1969 года в 21:00 между двумя первыми узлами сети ARPANET, находящимися на расстоянии в 640 км - в Калифорнийском университете Лос-Анджелеса (UCLA) и в Стэнфордском исследовательском институте (SRI) - провели сеанс связи. Чарли Клайн пытался выполнить удалённое подключение к компьютеру в SRI. Успешную передачу каждого введённого символа его коллега Билл Дювалль из SRI подтверждал по телефону.
В первый раз удалось отправить всего три символа «LOG», после чего сеть перестала функционировать. LOG должно было быть словом LOGON (команда входа в систему). В рабочее состояние систему вернули уже к 22:30 и следующая попытка оказалась успешной. Именно эту дату можно считать днём рождения Интернета.
К 1971 году была разработана первая программа для отправки электронной почты по сети. Эта программа сразу стала очень популярна.
В 1973 годук сети были подключены через трансатлантический телефонный кабель первые иностранные организации из Великобритании и Норвегии, сеть стала международной.
В 1970-х годах сеть в основном использовалась для пересылки электронной почты, тогда же появились первые списки почтовой рассылки, новостные группы и доски объявлений. Однако в то время сеть ещё не могла легко взаимодействовать с другими сетями, построенными на других технических стандартах. К концу 1970-х годов начали бурно развиваться протоколы передачи данных, которые были стандартизированы в 1982-83 годах. Активную роль в разработке и стандартизации сетевых протоколов играл Джон Постел. 1 января 1983 года сеть ARPANET перешла с протокола NCP на TCP/IP, который успешно применяется до сих пор для объединения (или, как ещё говорят, «наслоения») сетей. Именно в 1983 году термин «Интернет» закрепился за сетью ARPANET.
В 1984 году была разработана система доменных имён (англ. Domain Name System, DNS).
В 1984 году у сети ARPANET появился серьёзный соперник: Национальный научный фонд США (NSF) основал обширную межуниверситетскую сеть NSFNet (англ. National Science Foundation Network), которая была составлена из более мелких сетей (включая известные тогда сети Usenet и Bitnet) и имела гораздо большую пропускную способность, чем ARPANET. К этой сети за год подключились около 10 тыс. компьютеров, звание «Интернет» начало плавно переходить к NSFNet.
В 1988 году был разработан протокол Internet Relay Chat (IRC), благодаря чему в Интернете стало возможно общение в реальном времени (чат).
В 1989 году в Европе, в стенах Европейского совета по ядерным исследованиям (фр. Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire, CERN) родилась концепция Всемирной паутины. Её предложил знаменитый британский учёный Тим Бернерс-Ли, он же в течение двух лет разработал протокол HTTP, язык HTML и идентификаторы URI.
В 1990 году сеть ARPANET прекратила своё существование, полностью проиграв конкуренцию NSFNet. В том же году было зафиксировано первое подключение к Интернету по телефонной линии.
Второй этап развития интернета
В 1991 году Всемирная паутина стала общедоступна в Интернете, а в 1993 году появился знаменитый веб-браузер NCSA Mosaic . Всемирная паутина набирала популярность.
В 1995 году NSFNet вернулась к роли исследовательской сети, маршрутизацией всего трафика Интернета теперь занимались сетевые провайдеры, а не суперкомпьютеры Национального научного фонда.
В том же 1995 году Всемирная паутина стала основным поставщиком информации в Интернете, обогнав по трафику протокол пересылки файлов FTP. Был образован Консорциум всемирной паутины (W3C ). Можно сказать, что Всемирная паутина преобразила Интернет и создала его современный облик. С 1996 года Всемирная паутина почти полностью подменяет собой понятие «Интернет».
В 1990-е годы Интернет объединил в себе большинство существовавших тогда сетей (хотя некоторые, как Фидонет, остались обособленными). Объединение выглядело привлекательным благодаря отсутствию единого руководства, а также благодаря открытости технических стандартов Интернета, что делало сети независимыми от бизнеса и конкретных компаний. К 1997 году в Интернете насчитывалось уже около 10 млн. компьютеров, было зарегистрировано более 1 млн. доменных имён. Интернет стал очень популярным средством для обмена информацией.
В начале февраля 2011 произошло знаковое событие в истории Глобальной сети. Организация ICANN (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers ) выделила из центрального пула последние блоки адресов IPv4. Это означает, что дельнейшее расширение Интернет зависит только от успешности перехода на новое поколение интернет-протокола, IPv6 .
В настоящее время подключиться к Интернету можно через спутники связи, радио-каналы, кабельное телевидение, телефон, сотовую связь, специальные оптико-волоконные линии или электропровода. Всемирная сеть стала неотъемлемой частью жизни в развитых и развивающихся странах.
Рунет - русскоязычная часть всемирной сети Интернет. Более узкое определение гласит, что Рунет - это часть Всемирной паутины, принадлежащая к национальным доменам.su, .ru и.рф.
1987-94 годы стали ключевыми в зарождении русскоязычного Интернета.
28 августа 1990 года профессиональная научная сеть, выросшая в недрах Института атомной энергии им. И. В. Курчатова и ИПК Минавтопрома и объединившая учёных-физиков и программистов, соединилась с мировой сетью Интернет, положив начало современным российским сетям.
19 сентября 1990 года был зарегистрирован домен первого уровня.su в базе данных Международного информационного центра InterNIC. В результате этого Советский Союз стал доступен через Интернет.
Домен «.рф» , позволяющий использовать в адресе URL кириллические символы, делегирован в корневой зоне DNS 12 мая 2010 года около 17:20 по московскому времени.
По статистике Технического центра «Интернет», на конец 2010 года в зоне.рф зарегистрировано около 700 000 доменов, около 350 000 из них делегировано. По данным Координационного центра национального домена сети Интернет, из доменных имен в зоне.рф, зарегистрированных к настоящему времени, только 8 % представляют собой общеупотребительные слова русского языка. Еще 30 % образованы несколькими словами, все остальные домены представляют собой имена людей, литературных персонажей, названий компаний. Подавляющее большинство имен принадлежит владельцам товарных знаков. Почти половина имен была зарегистрирована в Москве, еще 9 % - в Московской области, 8 % - в Санкт-Петербурге.
