Адресация и передача информации в сети Интернет
материал по информатике и икт (9 класс) по теме

Тема урока: «Адресация и передача информации в сети Интернет»

Цели и задачи урока:

·               Выяснить основные принципы адресации компьютеров сети Интернет;

·               Познакомить учеников со способом передачи информации в компьютерных сетях;

·               Познакомить учеников с доменной системой имен;

·               Развивать логику, умение анализировать, сравнивать, делать выводы, высказывать свою мысль;

·               Воспитывать аккуратность, внимательность, вежливость и дисциплинированность, бережное отношение к своему здоровью.

Тип урока:усвоение новых знаний.

Оборудование: мультимедийная установка, программа презентаций Microsoft Office PowerPoint версии 2003 или выше, раздаточный материал.

План урока:

1.                  Организационный момент (2 мин)

2.                  Актуализация опорных знаний (5 мин)

3.                  Изложение нового материала (26 мин)

4.                  Итоги урока. Вопросы учеников (5 мин)

5.                  Домашнее задание (2 мин.)

Ход урока:

1.      Организационный момент.

Приветствие учащихся.  Проверка присутствующих. Настрой на урок.

2.      Актуализация опорных знаний.

·                          Как вы представляете сеть «Интернет»?

·                          Пользуетесь ли вы сетью «Интернет» для передачи информации?

·                          Терялась ли у вас информация при передаче (пересылке)?

3.      Изложение нового материала.

Для того чтобы информация, переданная одним компьютером, была понята другим компьютером после ее получения, необходимо было разработать единые правила передачи данных в сети, называемых протоколами. При их разработке учитывались все проблемы связи и вырабатывались стандартные алгоритмы доставки информации.

При любой транспортировке необходимо строго соблюдать прави­ла. Какие правила, например, должны быть выполнены при перевоз­ке пассажиров на поездах? Пассажиры покупают билеты и занимают указанные в них места. Иначе в вагонах начнется беспорядочное пе­ремещение пассажиров, желающих занять места. Пассажир не имеет права провозить с собой тигров, медведей и прочих диких животных. Для перевозки домашних животных существуют свои правила. Проводник обязан следить за санитарным состоянием ваго­на и санузла, наличием воды, иначе пассажиры могут приехать на свою станцию больными. Поезд следует согласно расписанию, делая необходимые остановки. При переезде в европейские страны у ваго­нов заменяются колеса для проезда по узкоколейным путям (иначе поезд сойдет с рельсов). Видите, как много всего нужно предусмот­реть при транспортировках. То же самое и при передаче информации.

В самом деле, передача данных — сложный процесс, и его можно рассматривать на разных уровнях. Мы не будем обсуждать их все по­дробно. Однако коснемся некоторых вопросов.

Протокол передачи устанавливает соглашение между взаимодей­ствующими компьютерами. Для того чтобы связь между компьюте­рами была установлена, необходимо задать их адреса. Эти адреса определяются сетевыми адаптерами, номерами телефонов и програм­мами связи. Правила образования адресов компьютеров в глобальной сети должны быть абсолютно одинаковыми, несмотря на то, что компьютеры в сети могут быть разнородными и могут использовать различные операционные системы.

Передача данных одним сплошным потоком может привести к их потере или искажению. Поэтому они разделяются на блоки (пакеты) информации строго определенной длины. Каждый такой блок сопро­вождается служебной информацией, включая опознавательные знаки его начала и конца. Протоколы передачи содержат механизм распознавания начала и конца блока. Они управляют потоками дан­ных, распределяют их, выстраивают в очереди. На другом конце при­емник информации должен работать по тем же правилам (протоко­лам). Только тогда компьютеры поймут, что передают друг другу.

Каждый пакет получает номер, чтобы распознать ошибочно пере­данную или потерянную во время связи информацию, а также чтобы запросить заново именно тот пакет, с пересылкой которого возникли проблемы. Можно сравнить передачу этих пакетов с доставкой посы­лок по почте в одинаковых ящиках и со стандартным оформлением адреса. Ведь каждая посылка тоже сопровождается служебной ин­формацией. Если вам присылают несколько посылок и одна из них не дошла, вы ее, конечно, можете запросить.

В связи с многочисленными задачами, которые должны ре­шаться стандартным образом, различают разного вида прото­колы передачи данных, коррек­ции и исправления ошибок и пр.

В сети Интернет действует междуна­родный протокол TCP/IP, созданный в 70-е годы. Управление сетью — децент­рализованное. Это значит, что при вы­ходе из строя любого узла (компьютера) сети сохраняется функционирование всех остальных компьютеров. Пакеты данных перемещаются по сети к компь­ютеру с нужным адресом и при возникновении аварии одного из компьютеров автоматически направляются по другому маршруту. Для получателя совершенно не важно, по какому маршруту тот или иной пакет дойдет до него. На месте назначения они соединятся в одно целое. Так что пакеты могут достичь адресата и обходными путями.

Каждый человек, живущий на Земле, имеет адрес, по которому его в случае необходимости можно разыскать. Думаю, ни у кого не вызовет удивления то, что каждая работающая в Интернете машина также имеет свой уникальный адрес. Адреса в Интернете разительно отличаются от привычных нам почтовых. Боюсь, совершенно бесполезно писать на отправляемом вами в Сеть пакете информации нечто вроде "Компьютеру Intel Pentium II 400, эсквайру, Пэнни-Лэйн,114, Ливерпуль, Англия". Увидев такую надпись, ваш компьютер «не поймет» что вы от него хотите. Но если вы укажете компьютеру в качестве адреса нечто вроде 195.85.102.14, машина вас прекрасно поймет.

Именно стандарт TCP/IP подразумевает подобную запись адресов подключенных к Интернет компьютеров. Такая запись носит название IP-адрес.

Из приведенного примера видно, что IP-адрес состоит из четырех десятизначных идентификаторов, или октетов, по одному байту каждый, разделенных точкой. Левый октет указывает тип локальной интрасети, в которой находится искомый компьютер. В рамках данного стандарта различается несколько подвидов интрасетей, определяемых значением первого октета. Это значение характеризует максимально возможное количество подсетей и узлов, которые может включать такая сеть. В таблице 1 приведено соответствие классов сетей значению первого октета IP-адреса.

Таблица 1. Соответствие классов сетей значению первого октета IP-адреса

Адреса класса А используются в крупных сетях общего пользования, поскольку позволяют создавать системы с большим количеством узлов. Адреса класса В применяют в корпоративных сетях средних размеров, адреса класса С - в локальных сетях небольших предприятий. Для обращения к группам машин пред- назначены адреса класса D, адреса класса Е пока не используются. Значение первого октета 127 зарезервировано для служебных целей, в основном для тестирования сетевого оборудования, поскольку IP-пакеты, направленные на такой адрес, не передаются в сеть, а ретранслируются обратно управляющей над- стройке сетевого программного обеспечения как только что принятые. Кроме того, существует набор так называемых "выделенных" IP-адресов, имеющих особое значение. Эти адреса приведены в таблице 2.

Таблица 1.2. Значение выделенных IP-адресов

Хостом принято называть любой подключенный к Интернету компьютер независимо от его назначения.

Последний (правый) идентификатор IP-адреса обозначает номер хоста в данной локальной сети. Все, что расположено между правым и левым октетами в такой записи, - номера подсетей более низкого уровня. Непонятно? Давайте разберем на примере. Положим, мы имеем некий адрес в Интернете, на который хотим отправить пакет с информацией. В качестве примера возьмем тот же IP-адрес - 195.85.102.14. Итак, мы отправляем пакет в 195-ю подсеть сети Интернет, которая, как видно из значения первого октета, относится к классу С. Допустим, 195-я сеть включает в себя еще 902 подсети, но наш пакет высылается в 85-ю. Она содержит 250 более мелких сетей, но нам нужна 102-я. Ну и, наконец, к 102-й сети подключено 40 компьютеров. Исходя из рассматриваемого нами адреса, нашу инфомацию получит машина, имеющая в этой сетевой системе номер 14.

"Все это просто прекрасно, - скажете вы, - но неужели на свете найдется человек, который станет заучивать наизусть все эти огромные наборы цифр?" Вы правы, таких людей нет. А у специалистов, создававших Интернет, по-видимому была столь же слабая память на цифры, поскольку они, немного поразмыслив, решили облегчить жизнь пользователям Всемирной сети, придумав весьма полезную и удобную вещь, которая называется доменной системой имен.

DNS - доменная система имен (Domain Name System), что переводится на русский язык как "доменная система имен", позволяет значительно облегчить пользователям процесс работы в Интернете тем, что им уже не нужно запоминать цифровые адреса хостов, с которыми общаются их компьютеры. Вот только компьютеру-то как раз много легче работать с набором цифр, что он, собственно, и делает, получая по введенному оператором доменному имени уже знакомый нам IP-адрес удаленной машины. Как это происходит?

Механизм функционирования DNS совсем не сложен. Зачем изобретать велосипед, когда можно применить уже двести лет известный человечеству алгоритм, используемый при обмене корреспонденцией через обычную почту? Создатели DNS именно так и поступили, взяв за основу технологию пересылки традиционных почтовых отправлений.

Сначала письмо согласно указанному на конверте адресу поступает в самую крупную административную зону, включающую конечный адрес получателя - страну. Давайте возьмем в качестве примера Россию. Двух стран с одинаковыми названиями на свете не существует, поэтому письмо не заблудится по дороге.

В мире имеются два Санкт-Петербурга, один из них расположен немного севернее Москвы, другой находится на территории США, в штате Флорида. Однако в данном случае русским почтальонам повезло - в России Санкт-Петербург только один. Итак, далее письмо поступает в более мелкую административную зону - город.

Предположим, что затем наше письмо должно проследовать куда-нибудь на улицу Ленина. В каждом уважающем себя городе России есть своя улица Ленина, но в Санкт-Петербурге второй такой улицы вы не найдете при всем желании. Итак, письмо достигает еще более мелкой зоны - улицы. На любой улице любого города есть дом номер 3. Вот только в нашем примере двух домов с одинаковым номером не существует. Письмо достигает следующей зоны - дома.

В любом доме есть первая квартира, и ни в одном - две таковых. Следовательно, почтальон опустит письмо именно в тот почтовый ящик, в который нужно. Корреспонденция достигает адресата. Таким образом, путь нашего письма к конечному получателю можно описать следующей строкой: "Квартира 1. Дом № 3. Улица Ленина. Санкт-Петербург. Россия". Скажите, а чем хуже строка виртуального адреса: myhost.mydomain.spb.ru? Да ничем - это практически одно и то же. Такое обозначение принято называть URL (Uniform Resource Locator),что можно перевести на русский язык, как "универсальный определитель местонахождения ресурса". Соответственно, строка вызова размещенной по этому адресу web-страницы будет выглядеть как http://www.myhost.mydomain.spb.ru, где http обозначает протокол передачи гипертекстового документа (Hyper TextTransfer Protocol), a www (World Wide Web - Всемирная паутина) - есть указание на то, что передаваемые данные являются стандартным сервисом Интернета, то есть web-страницами. В некоторых случаях элемент www в записи URL можно опустить.

Таким образом, мы видим, что адрес того или иного ресурса Всемирной сети, записанный в стандарте DNS, дробится на несколько составляющих, отделенных друг от друга точкой. Эти элементы носят название "доменов".

Домен - это некий логический уровень Интернета, то есть группа сетевых ресурсов, имеющая собственное имя и управляемая своей сетевой станцией.

У каждого учащегося имеется таблица с доменами первого уровня.

Очевидно, что основная составляющая адреса DNS - это так называемый "домен первого уровня", охватывающий, как правило, некую глобальную географическую зону, например территорию отдельного государства. Примечательно, что собственный территориальный домен США "US" при записи URL обычно опускается, поскольку сам Интернет был некогда американской национальной сетью. Вместо этого несколько учреждений, расположенных в США, владеют определенным количеством "выделенных" доменов первого уровня, трактующихся особо. Полный список доменов первого уровня с их расшифровкой приведен в вашей таблице (см. Приложение).

Доменам второго уровня (локальная сеть банка, университета, городская муниципальная служба или отдельный сервер, предоставляющий пользователям доступ к какому-либо ресурсу) назначается произвольное имя. Домены третьего уровня являются составляющей частью домена второго уровня, они могут использовать любые имена, не задействованные в рамках вышестоящего домена. Всероссийской зоной RU управляет Российский научно-исследовательский институт развития общественных сетей (РосНИИРОС), официальный сайт которого можно отыскать по адресу http://www.ripn.net. Общемировыми доменами управляет организация Internic (http://www.internic.com). Процедура регистрации нового домена второго уровня выглядит достаточно просто: с помощью любой специализированной программы или предназначенного для выполнения подобных задач web-сервера вам следует проверить, свободен ли требуемый домен, и в случае положительного ответа посетить сайт владельцев выбранной вами зоны, на котором необходимо заполнить соответствующую интерактивную форму. После отправки формы останется только уплатить указанный в инструкции регистрационный взнос, и домен - ваш. Естественно, для оформления домена на свое имя вы должны располагать собственным web-сервером с фиксированным IP-адресом, в противном случае регистрация не состоится. Для того чтобы зарезервировать для себя домен третьего уровня, необходимо просто отправить запрос владельцу вышестоящего домена и оговорить с ним условия регистрации.

Рассказывая о технологии адресации данных на основе алгоритма DNS, я предлагаю воспользоваться уже предложенным выше примером передачи информационного пакета по адресу http://myhost.mydomain.spb.ru.Итак, мы видим, что электронный пакет информации, поступая в домен первого уровня .ru, русскую зону Интернета, управляемую своей сетевой станцией, перебрасывается в одну из входящих в нее зон - домен второго уровня .spb, что в нашем примере означает Санкт-Петербург. С этого момента домену .ru становится глубоко безразлична дальнейшая судьба пакета, ее последующей маршрутизацией занимается теперь домен .spb. Домен .spb, избавившись от пакета данных путем передачи его во входящую в Санкт-Петербургскую зону локальнуюсеть my domain, тоже забывает о его существовании. А вот управляющий компьютер сети mydomain получает задание отыскать в подотчетной ему сети машину, на которой расположен web-сервер с именем my host, чтобы передать этот пакет ей и больше никогда о нем не вспоминать. Получив информацию, компьютер, управляющий доменом четвертого уровня my host, просто отправляет ее соответствующей серверной программе.

Вот, собственно, и все.

Как видим, при подобном подходе какому-либо домену нет необходимости спрашивать чьего-либо соизволения присвоить входящему в его сеть компьютеру или другой сети определенное имя. Все, что от него требуется -  это проследить, чтобы внутри него самого имена не совпадали, и оставить соответствующую запись на соответствующей странице соответствующего участка всемирной базы данных, которая хранится на сервере американской государственной организации SRI International (город Мэнло-Парк, Калифорния). Искать нужный компьютер в Интернете пользовательским машинам помогают DNS-серверы - программы, которые при обращении к ним выискивают нужный IP-адрес по введенному URL. О технологии поиска рассказывать подробно я не буду, отмечу только, что для повышения скорости этого процесса многие DNS-серверы некоторое время сохраняют на винчестере полученный по запросу адрес, на случай, если вскоре кто-нибудь сделает аналогичный запрос.

4.      Итоги урока. Вопросы учеников.

5.      Домашнее задание:   выучить конспект, приготовиться к тесту по пройденной теме.

Приложение.

Домены первого уровня.