Технология межсетевого обмена

• НЕЗАВИСИМОСТЬ ОТ СЕТЕВОЙ ТЕХНОЛОГИИ. Хотя TCP/IP и основывается на удобной пакетной технологии, он независим от оборудования конкретного производителя. Обьединенный Интернет включает большое число сетевых технологий от сетей, предназначенных для работы в одном здании, до сетей, работающих на больших расстояниях. Протоколы TCP/IP определяют элемент передачи данных, называемый дейтаграммой, и описывают, как передавать дейтаграммы по конкретной сети.
• ВСЕОБЩАЯ СВЯЗНОСТЬ. Интернет TCP/IP позволяет любой паре компьютеров, присоединенных к нему, взаимодействовать друг с другом. Каждому компьютеру назначается адрес, который известен по всему Интернету. Каждая дейтаграмма содержит адреса отправителя и получателя. Промежуточные маршрутизаторы используют адрес получателя для того, чтобы принимать решение о дальнейшем маршруте дейтаграммы.
• МЕЖКОНЦЕВЫЕ ПОДТВЕРЖДЕНИЯ. Протоколы TCP/IP Интернета обеспечивают подтверждения между отправителем и получателем, а не между отправителем и промежуточными машинами на пути, даже когда две машины не связаны общей физической сетью.
• СТАНДАРТНЫЕ ПРИКЛАДНЫЕ ПРОТОКОЛЫ. Помимо базовых средств транспортного уровня(таких, как надежные потоковые соединения), протоколы TCP/IP включают стандарты для наиболее часто используемых приложений, таких как электронная почта, передача файлов и удаленный доступ. Поэтому при разработке прикладных программ, использующих TCP/IP, программисты часто могут обнаружить, что существующее программное обеспечение уже обеспечивает коммуникационные средства, которые им нужны.

Следующие главы рассмотрят в деталях  средства, которые предлагаются программисту, а также большинство стандартов прикладных протоколов.

1.4. История создания Интернета

Частью того, что делает Интернет столь замечательным, является почти повсеместное его использование, а также его размеры и темпы роста обьединенного Интернета. DARPA начала работы в направлении разработки межсетевой технологии в середине 70-х, но архитектура и протоколы приняли форму, в которой они известны сейчас, лишь в 1977-1979 годах. В это время DARPA была известна как основное агентство, финансирующее исследования в области сетей с коммутацией пакетов, и внедрила множество новшеств в этой области в хорошо известную ARPANET. ARPANET использовала обычные выделенные линии точка-точка для соединения компьютеров, но DARPA также финансировала использование коммутации пакетов в радиосетях и спутниковых линиях связи. По существу растущее разнообразие аппаратных сетевых технологий вынудило DARPA изучить межсетевое взаимодействие и продвинуться по направлению к обьединенной сети.

Доступность результатов исследований, финансировавшихся DARPA, привлекла внимание нескольких исследовательских групп, особенно тех исследователей, кто уже имел опыт использования пакетной коммутации в ARPANET. DARPA собирало неформальные встречи исследователей для обмена идеями и обсуждения результатов экспериментов. С 1979 года в проект TCP/IP включилось так много исследователей, что DARPA образовало неформальный комитет для координации и управления разработкой протоколов и архитектур развивающегося обьединенного Интернета. Названная Группа по Конфигурации и Управлению Интернетом(ICCB), эта группа регулярно собиралась до 1983 года, когда она была реорганизована.

Обьединенный  Интернет начал существовать с 1980 года, когда DARPA начала устанавливать на машинах, присоединенных к ее исследовательской  сети, новый протоколы TCP/IP. ARPANET вскоре после создания стал магистральной  сетью нового Интернета и был использован для большинства из ранних экспериментов с TCP/IP. Переход к технологии Интернета был завершен в январе 1983 года, когда секретариат МО США установил, что все компьютеры, присоединенные к глобальным сетям, используют TCP/IP. В это же самое время Оборонное Коммуникационное Агентство(DCA) разделило ARPANET на две отдельные сети, одна для дальнейших исследований и одна для военной связи. За исследовательской сетью осталось имя ARPANET, а военная часть, которая была несколько больше, получила название MILNET.

Для того чтобы заставить исследователей в университетах использовать новые  протоколы, DARPA стала продавать их реализацию по низкой цене. В это  время большинство университетских  факультетов компьютерных наук использовали версию операционной системы UNIX, разработанную в программном отделении Берклиевского Университета в Калифорнии, чаще называемую Berkeley UNIX или BSD UNIX. Финансировав создание фирмой Bolt Beranek and NewMan, Inc. (BBN) реализации протоколов TCP/IP для UNIX и финансировав интеграцию этих протоколов в программные продукты, производимые отделением в Berkeley, DARPA смогла организовать взаимодействие с 90% всех компьютерных факультетов университетов. Новое программное обеспечение с протоколами появилось вовремя, так как многие факультеты сразу же приобретали еще компьютеры и соединяли их как локальные сети. Факультетам требовались протоколы взаимодействия, а других протоколов в то время не было в общем пользовании.

Берклиевское  программное отделение стало  популярным, так как оно предлагало не только базовые протоколы TCP/IP. Помимо стандартных прикладных программ TCP/IP, Беркли предлагало набор утилит для работы с сетью, которые напоминали средства UNIX, используемые на одной машине. Главное преимущество утилит Беркли заключалось в их сходстве со стандартным UNIXом. Например, опытный пользователь UNIX может быстро научиться пользоваться утилитой копирования удаленных файлов Беркли(rcp), так как он ведет себя точно так, как утилита копирования файлов в UNIX, за исключением того, что она позволяет пользователям копировать файлы на удаленную машину или с нее.

Помимо  набора служебных программ UNIX Беркли обеспечивает новую абстракцию операционной системы известную как порт(socket), которая позволяет прикладным программам получать доступ к коммуникационным протоколам. Являясь обобщением механизма UNIX для ввода-вывода, порт имеет опции для нескольких типов сетевых протоколов помимо TCP/IP. Ее принципы стали обсуждаться со времени ее разработки, и многие разработчики операционных систем предложили альтернативные варианты. Независимо от своих достоинств, введение абстракции порта было важным, так как позволяло программистам использовать протоколы TCP/IP с минимумом затрат. Поэтому, это стимулировало разработчиков экспериментировать с TCP/IP.

Успех технологии TCP/IP и Интернета  в университетской среде вынудил  другие группы тоже использовать его. Учитывая, что сетевое взаимодействие вскоре станет важной частью научных  исследований, NSF принял активное участие  в расширении Интернета TCP/IP среди ученых. Начиная с 1985 года, он начал претворять в жизнь программу создания сетей на основе его шести суперкомпьютерных центров. В 1986 он расширил деятельность в этом направлении, начав финансировать новую глобальную магистральную сеть, названную NSFNET, которая впоследствии связала все суперкомпьютерные центры между собой и ARPANET. Наконец, в 1986 NSF начал частично финансировать многие региональные сети, каждая из которых сейчас соединяет основные научно-исследовательские центры в этом районе. Все сети, финансировавшиеся NSF, используют протоколы TCP/IP, и все являются частью обьединенного Интернета.

За семь лет после своего создания Интернет обьединил сотни индивидуальных сетей, размещенных в США и  Европе. Он соединил почти 20000 компьютеров в университетах, правительственных и частных исследовательских лабораториях. Как размер, так и использование Интернета продолжают расти быстрее, чем предполагалось. К концу 1987 года было установлено, что его рост достиг 15% в месяц и оставался таким последние два года. В 1990 году обьединенный Интернет включал более 3000 активных сетей и более чем 200000 компьютеров.

Использование протоколов TCP/IP и рост Интернета не ограничивались проектами, финансирующимися правительством. Основные компьютерные корпорации присоединилось к Интернету, так же как и множество других больших корпораций, включая: нефтяные компании, автомобильные концерны, электронные фирмы и телефонные компании. Вдобавок, многие компании используют протоколы TCP/IP в своих внутренних сетях, даже если они и не присоединены к обьединенному Интернету.

Быстрое расширение привело к проблемам  диапазонов, непредусмотренным в  исходном проекте, и заставило разработчиков  найти технологии для управления большими, распределенными ресурсами. В исходном проекте, например, имена и адреса всех компьютеров, присоединенных к Интернету, хранились в одном файле, который редактировался вручную и затем распространялся по всему Интернету. Но в середине 1980 года стало ясно, что центральная база данных неэффективна. Во-первых, запросы на обновление файла скоро должны были превысить возможности людей, обрабатывавших их. Во-вторых, даже если существовал корректный центральный файл, не хватало пропускной способности сети, чтобы позволить либо частое распределение его по всем местам, либо оперативный доступ к нему из каждого места.

Были разработаны новые протоколы  и стала использоваться система  имен по всему обьединенному Интернету, которая позволяла любому пользователю автоматически определять адрес  удаленной машины по ее имени. Известный как Доменная Система Имен, этот механизм основывается на машинах, называемых серверами имен, отвечающих на запросы об именах. Нет одной машины, содержащей всю базу данных об именах. Вместо этого, данные распределены по нескольким машинам, которые используют протоколы TCP/IP для связи между собой при ответе на запросы.

1.5. Группа Активности Интернета(IAB).

Так как связка протоколов TCP/IP не была разработана каким-либо производителем или известным профессиональным обществом, естественно задать вопрос:"кто определяет направления развития и решает, когда протоколы становятся стандартами?". Ответом является группа, известная как Группа Активности Интернета(IAB). IAB определяет главное направление разработок на основе протоколов TCP/IP , координирует большинство их и управляет эволюцией обьединенного Интернета. Она решает, какие протоколы являются требуемой частью связки TCP/IP и определяет официальную политику.

Образованная в 1983 году, когда DARPA реорганизовало ICCB, IAB унаследовала много от своих предшественников. Ее начальными целями было стимулировать обмен идеями между людьми, вовлеченными в исследования, связанные с TCP/IP и Интернетом, и держать исследователей в курсе общих целей. После первых шести лет существования IAB из исследовательской группы DARPA превратился в независимую организацию. За эти годы каждый член IAB побывал председателем Целевых Сил Интернета(ITF), отвечая за исследование проблемы или ряда вопросов, представляющих интерес. IAB состояло из приблизительно десяти целевых сил с задачами от исследования, как траффик различных приложений влияет на Интернет, до текущих инженерных проблем Интернета. IAB собиралась несколько раз в год для заслушивания отчетов всех целевых сил, краткого обзора и пересмотра технических направлений, обсуждения политики и обмена информацией с представителями других агентств, таких как DARPA и NSF, которые финансировали работу Интернета и исследования для него.

Председатель IAB имел звание Архитектор Интернета и отвечал за предложение  направлений технического развития и координацию работы различных целевых сил. Председатель IAB создавал новые целевые силы по совету IAB и также представлял IAB перед другими организациями.

Новички в TCP/IP иногда удивляются, узнав, что IAB не имел большого бюджета; хотя он и определял направления, он не финансировал большую часть исследований и инженерных разработок. Вместо этого, добровольцы сами выполняли большую часть работы. Члены IAB отвечали за прием добровольцев для работы их в подчиненных им целевых силах, за созыв встреч целевых сил, и за отчеты о работе перед IAB. Обычно, добровольцы появлялись из исследовательского сообщества или коммерческих организаций, использовавших TCP/IP. Активные исследователи принимали участие в целевых силах Интернета по двум причинам. Во-первых, работа в целевых силах обеспечивала возможность узнать новое об исследовательских проблемах. Во-вторых, так как новые идеи и решения проблем выдвигаемые и проверяемые целевыми силами, часто становились частью технологии Интернета, члены понимали, что их работа напрямую влияет на эту область.

1.6. Новая организация IAB

Начиная с лета 1989 года, как технология TCP/IP, так и обьединенный Интернет из исследовательского проекта выросли  в средства производства, которыми пользовались тысячи людей в своих каждодневных делах. Больше нельзя было реализовать новые идеи, установив ночью новое программное обеспечение на нескольких машинах. Теперь уже сотни коммерческих компаний, распространявших продукты TCP/IP, определяли, будут ли их продукты взаимно работоспособны, решая вопрос о внесении изменений в их программы.

Исследователи, разрабатывавшие начальные  спецификации и тестировавшие новые  идеи в лабораториях, больше не могли  рассчитывать на быстрое внедрение  и использование своих идей. По иронии судьбы исследователи, проектировавшие TCP/IP и наблюдавшие за его развитием, оказались побеждены коммерческим успехом их детища. Коротко говоря, TCP/IP стал успешной, производительной технологией и теперь уже рынок стал управлять его развитием.

Поэтому IAB был реорганизован летом 1989 года для приведения в соответствие с новой политической и коммерческой реальностью TCP/IP и обьединенного Интернета. Председательство изменилось. Исследователи были переведены из IAB во вспомогательную группу, и был создан новый IAB, для того чтобы включать представителей более широкого сообщества.

Помимо самой IAB организация включает две основные группы: Исследовательские  Целевые силы Интернета(IRTF) и Инженерные Целевые Силы Интернета(IETF).

Как это следует из ее имени, IETF концентрируется на оперативных и тактических инженерных проблемах. IETF существовала и в старой структуре IAB, и ее успех явился одной из причин реорганизации. В отличие от большинства целевых сил IAB, которые были ограничены несколькими людьми, концентрировавшимися на одной конкретной проблеме, IETF разросся и стал включать сотни активных членов, работавших над многими проблемами параллельно. До реорганизации IETF был разделен на 20 рабочих групп, каждая из которых работала над конкретной проблемой. Рабочие группы собирались на свои встречи для выработки решений проблем. Кроме того, весь IETF собирался регулярно, чтобы заслушивать отчеты рабочих групп и обсуждать предлагаемые изменения или добавления к технологии TCP/IP. Проводимые обычно три раза в год, встречи всей IETF собирали сотни участников и зрителей. IETF стал слишком большим, чтобы им управлял один председатель.

IETF сохранился в реорганизованной  структуре IAB, но был разделен  на восемь областей, каждая из  которых имела своего собственного управляющего. Председатель IETF и восемь управляющих областями составляют Руководящую Инженерную Группу Интернета (IESG), члены которой ответственны за координацию всех проектов рабочих групп IETF.