Глава 3. Сети internet

Internet — совокупность компьютерных сетей, связывающих правительственные, военные, образовательные и коммерческие институты, а также отдельных граждан с широким выбором

компьютерных услуг, ресурсов, информации. Комплекс сетевых соглашений и общедоступных инструментов сети разработан с целью создания одной большой сети, в которой компьютеры, соединенные воедино, взаимодействуют, имея множество различных программных и аппаратных платформ.

Все компьютеры мира, поддерживающие протокол TCP/IP и каким-либо образом подключенные друг к другу, образуют данную глобальную всемирную сеть. Internet включает сотни тысяч компьютеров и обеспечивает миллионы пользователей более, чем из 100 стран мира информационным сервисом. Темпы роста сети составляют примерно 100000 IP-адресов в месяц. В ее состав входят компьютерные сети, подчиненные группе стандартов взаимосвязи открытых систем (OSI). Физической базой сети являются мультипротокольные технологии на магистральных каналах, связывающих опорные сегменты.

Internet активно используется зарубежными университетами и высшими учебными заведениями в образовательных целях. Система создана и функционирует в результате полномасштабного сотрудничества многих частных, общественных, правительственных и промышленных (отраслевых и фирменных) компьютерных сетей, взаимодействующих таким образом, что постоянно поддерживается целостная коммуникационная инфраструктура.

Сеть Internet позволяет обмениваться информацией и получать доступ к тысячам архивов, баз данных, баз знаний, электронных журналов и электронных учебников, содержащих многоаспектную и тематически разнообразную информацию. Пользователи Internet, кроме наиболее известных сетевых служб (электронная почта, файловый обмен), имеют возможность интерактивного доступа к удаленной машине, поиск по базам данных, распределенным на машинах всей сети.

3.1. Система доменов Internet

В сети каждый компьютер имеет свой уникальный адрес. В сетях TCP/IP компьютеры для общения между собой используют IP-адреса. Однако эти адреса достаточно неудобны для запоминания, например: 198.120.56.42. К тому же IP-адреса не информативны, по IP-адресу невозможно узнать, что скрывается за ним: сервер, маршрутизатор, ПК или сетевой принтер.

Решает эту проблему система именования сетевых объектов, которая отвечает за преобразование символьного имени в IP-адрес. Так же как и сама Сеть, система именования сетевых объектов прошла большой путь; от одноуровневых плоских систем в ARPANET в современную иерархическую систему имен доменов DNS (Domain Name System). DNS реализует иерархическое пространство имен. Единицей измерения является домен (территория, область). Вся сеть представляется в виде единого иерархического дерева, на вершине которого располагается корневой домен (обозначается символом "."). Ниже находятся домены первого уровня. Поскольку Сеть развивалась в первую очередь в США, то сложилась такая ситуация, что Internet как бы оказалась поделенной между США и всем остальным миром. Наиболее известные домены первого уровня:

com - коммерческие организации (главным образом в США);

edu - учебные заведения США;

gov - правительственные учреждения США;

mil - военные учреждения США;

net - различные сетевые агентства и Internet - провайдеры;

int - международные организации;

org - некоммерческие структуры;

код страны - двухбуквенный код для обозначения государства, например: ru - Россия.

Ниже доменов первого уровня располагаются домены второго уровня и так далее вплоть до хостов. Для доменов первого уровня, обозначающих государства, доменами второго уровня часто, но не всегда, бывают города, например msk - Москва, а доменами третьего уровня - предприятия и организации.

Любой хост или домен в Internet однозначно идентифицируется так называемым полным доменным именем FQDN (Fully Qualified Domain Name). Его еще называют абсолютным доменным адресом.

Домены в FQDN записываются справа налево в порядке подчинения и разделяются точками. Например:

host1.company1.msk.ru.

Каждая отдельная составляющая FQDN называется меткой (label). Длина метки не должна превышать 63 символа, а полная длина FQDN - 255 символов. Допустимыми символами являются буквы английского алфавита, цифры и знак дефиса "-" (знак дефиса не может стоять в начале и в конце метки). Регистр букв значения не имеет, т.е. companyY.msk.ru и COMPANYy.MSK.RU обозначают один и тот же домен.

Конечная точка в полном имени домена обозначает:

1. Корневой домен.

2. Что используется абсолютная адресация.

Кроме абсолютной применяется и относительная доменная адресация. Когда два устройства находятся в одном и том же домене, они могут обращаться друг к другу по имени, не указывая полного доменного пути. В полном доменном имени конечную точку можно не ставить, поскольку обычно программное обеспечение TCP/IP подразумевает, что составное доменное имя (т.е. когда присутствует более двух меток) обозначает FQDN.

Домены находятся в иерархическом подчинении друг другу, причем домены являются узлами дерева доменов, а хосты - листьями.

Понятие домена достаточно емкое и в то же время гибкое. Оно не ограничивается какими-то физическими границами, например границами IP-сети или сегмента Ethernet. Доменом DNS может быть и страна, и предприятие, и отдел банка. Один домен может включать как множество сетей, так и только часть одной сети или даже подсети.

Как уже отмечалось, основное назначение DNS состоит в преобразовании имени хоста в его IP -адрес. На самом деле DNS является системой, не зависимой от протокола сетевого уровня, т.е. она может быть реализована не только в среде TCP/IP. Однако функции DNS этим не ограничиваются. DNS позволяет получить следующую информацию:

• IP - адрес хоста;

• доменное имя хоста, тип центрального процессора и операционной системы хоста;

• сетевые протоколы, поддерживаемые хостом;

• почтовый шлюз;

• почтовый ящик;

• почтовую группу;

• IP - адрес и доменное имя сервера имен доменов.

DNS, по сути, представляет собой распределенную базу данных, размещенную на множестве компьютеров. Такие компьютеры называют серверами имен (Name Server), или просто DNS -серверами. Каждый сервер имен содержит лишь небольшую часть информации всего дерева DNS (обычно информацию только по одному домену), но знает адреса DNS-серверов вышестоящих и нижестоящих доменов.

Программное обеспечение, которое общается с серверами имен, называют клиентом DNS (английскому термину Resolver очень трудно подобрать подходящий русский перевод). Клиент DNS выполняет роль посредника между сетевыми приложениями и серверами имен. При этом он, как правило, скрыт от пользовательских программ. Сетевые приложения используют клиент DNS чаще всего неявно, через функции стека TCP/IP. Однако приложение nslookup (к сожалению, оно имеется не во всех прикладных оболочках TCP/IP) позволяет получить любую информацию из базы DNS.

Клиент DNS входит в состав программного обеспечения TCP/IP. Но стек TCP/IP , помимо DNS, поддерживает и плоскую систему именования (через файл hosts). Это позволяет обеспечить работоспособность сетевых устройств при проблемах с DNS (например, при отсутствии связи с сервером имен).

Клиент DNS может функционировать как на отдельном компьютере, так и на сервере имен.

Сервер имен на самом деле отвечает не за домен, а за так называемую зону управления - Zone of Authority, в которую могут входить несколько смежных доменов. Более того, сервер имен способен управлять несколькими, причем необязательно смежными, зонами одновременно.

Сервер имен содержит полную информацию по своим зонам управления и хранит адреса серверов зон вышестоящих и нижестоящих доменов.

Клиенты DNS и серверы имен кэшируют в оперативной памяти данные, полученные от других серверов имен. Время, в течение которого информация хранится в кэше, определяется источником информации и обычно составляет от десятков минут до нескольких суток. Кэширование позволяет уменьшить трафик в сети, а также снизить нагрузку на серверы имен.

Серверы имен бывают нескольких типов. Первичный сервер имен (Primary Name Server) хранит на своих дисках главные файлы (master files), в которых содержится вся информация о зонах управления данного сервера. Эти файлы загружаются в память сервера имен, его зоной должны управлять как минимум два сервера имен. Обычно для этого устанавливают один первичный и один-два вторичных сервера.

При добавлении компьютера в сеть или изменении его IP-адреса, файлы (master files) редактируются только на первичном сервере имен. Обновление содержимого других серверов имен данной зоны будет происходить по мере устаревания содержимого их кэш-памяти. Эти серверы сами должны посылать запрос первичному серверу на обновление информации по зоне. Серверам имен других зон передается только конкретная информация (а не данные по всей зоне) и только по их запросам. Таким путем удалось резко снизить трафик, связанный с преобразованием имен в IP-адреса.

Программное обеспечение серверов имен написано для большого числа многозадачных ОС: Unix, NetWare, VMS, Windows NT и т.д. Серверы имен могут работать в двух режимах: нерекурсивном и рекурсивном.

Наиболее распространенным является нерекурсивный режим. Сервер имен получает запрос от клиента DNS , допустим, на преобразование доменного имени в IP - адрес. Если доменное имя входит в зону управления сервера, то сервер возвращает ответ клиенту. Ответ может быть положительным (т.е. IP-адрес) или отрицательным (например, такого имени нет). Если искомая информация не относится к зоне управления данного сервера, но присутствует в кэше сервера, то сервер имен также посылает клиенту ответ с указанием адреса сервера имен, который является управляющим для этой информации.

Если же информация не присутствует в кэше, то клиенту DNS отсылается IP- адрес сервера имен, который ближе к нужному домену и который может обладать необходимой информацией. В этом случае клиент DNS посылает запрос по данному адресу следующему серверу, работающему аналогично описанному. Так продолжается до тех пор, пока клиент не доберется до нужного сервера имен, располагающего требуемой информацией. Таким образом, в нерекурсивном режиме клиент сам осуществляет все запросы к серверам имен.

При рекурсивном режиме работы клиент DNS посылает запрос серверу имен, после чего последний, при отсутствии нужной информации, сам обращается по цепочке к другим серверам имен. После получения информации сервер имен отсылает клиенту результат. Благодаря этому клиент DNS освобождается от большей части работы по поиску информации в DNS.

Чтобы работать в рекурсивном режиме, сервер и клиент должны быть настроены соответствующим образом. Однако в большинстве случаев пользователь не имеет возможности менять настройку режима работы клиента, поскольку она зашита в программное обеспечение TCP/IP.

Рекурсивный режим применяется реже нерекурсивного, так как нагрузка на серверы имен в этом случае значительно возрастает. Да и для клиента такой режим не оптимален, ибо в случае задержки ответа ему трудно определить, что произошло: сбой на линии или просто опрашивается очень длинная цепочка серверов имен.

Как уже было отмечено, программное обеспечение TCP/IP одновременно поддерживает и клиента DNS, и файл hosts.

В большинстве приложений TCP/IP принято, что настройки клиента DNS задаются в специальном конфигурационном файле. Для Unix это /etc/resolv.conf , для многих приложений DOS и Windows - ETC\RESOLV.CFG , для NetWare - SYS:ETC\RESOLV.CFG. Форматы данных файлов полностью идентичны. Для Windows 95 и Windows NT 4.0 подобный файл отсутствует (настройки DNS хранятся в реестре), а параметры настроек задаются в окне Control Panel (Панель управления) - значок Network (Сеть), опция TCP/IP, Properties (Свойства). Эти параметры аналогичны тем, которые применяются в файле типа resolv.conf.

Файл типа resolv.conf имеет формат:

domain <текущий домен>

nameserver <адрес 1-го сервера>

nameserver <адрес 2-го сервера>

nameserver <адрес 3-го сервера>

где domain указывает текущий домен хоста, а nameserver - IP-адрес сервера имен

Количество строк с адресами серверов имен не может превышать трех. Порядок записей серверов имен имеет значение для определения порядка вызова серверов: сначала самый первый сервер имен из списка, далее второй и т.д. Обычно первым указывают ближайший вторичный сервер имен данного домена, а затем - первичный. Это позволяет снизить нагрузку на первичный сервер. Если указанный первым в списке серверов имен не работает, то пройдет заметный промежуток времени (до нескольких секунд), прежде чем клиент DNS обратится ко второму серверу.

Файл hosts отвечает за плоскую систему именования. Местонахождение этого файла зависит от операционной системы (Unix - /etc/hosts, DOS - ETC\HOSTS, NetWare - SYS:\ETC\HOSTS). Формат его очень прост: он состоит из строк, каждая из которых определяет один хост:

<IP-адрес> <имя> [<псевдоним> ... <псевдоним>]

Причем этот файл может содержать имена в доменном формате.