Заодно имейте в виду, что и слово «протокол» на компьютерном языке не имеет ничего общего, скажем, с милицией. Компьютерщики обозначают им свод правил, нечто вроде особого языка, на который компьютер переводит передаваемую информацию, чтобы та была принята и понята другим компьютером. Всякая компьютерная сеть строится на основе единого для всех протокола. Иногда, впрочем, их бывает несколько.
ARPAnet была введена в действие в декабре 1969 года. Она состояла всего лишь из четырех компьютеров Калифорнийского университета Лос–Анджелеса, Стэнфордского исследовательского института, Калифорнийского университета Санта–Барбары и Университета штата Юта. Через два года сеть включала в себя уже более двадцати ЭВМ, которые стали называть хостами. Так и поныне именуют компьютеры, постоянно подключенные к сети.
В октябре 1972 года сеть ARPAnet была представлена широкой публике на Первой международной конференции по компьютерам и коммуникациям, проведенной в Вашингтоне. Вскоре и в США, и Западной Европе стали возникать другие сети. Так начала превращаться в реальность казавшаяся некогда фантастической идея создания «галактической сети». Однако соединить разрозненные сети воедино можно было лишь в том случае, когда передача информации в них происходила бы единым способом.
И вот в 1974 году американцы Боб Кан и Винтон Серф предложили поистине революционное решение, которое открыло дорогу к созданию «сети сетей». Ими был разработан TCP/IP (transmission control protocol/internet protocol) – протокол контроля передачи (данных)/интернет протокол. Он и стал универсальным языком общения различных сетей друг с другом.
Первая демонстрация передачи данных через три разные сети состоялась в 1977 году. Данные путешествовали по территории США, Великобритании, Швеции и Норвегии и прошли около 150.000 километров без малейших потерь.
Понять, как работает Интернет, проще всего на таком наглядном примере. Во многих крупных городах есть метрополитен. Приехав, скажем, в Москву, люди поначалу теряются, пытаясь запомнить, куда и как можно проехать. Но потом осваиваются. Выбирая маршрут, надо просто посмотреть на схему и прикинуть, на каких станциях надо сделать пересадки.
В какой–то мере отдельные линии метро можно сравнить с региональными сетями, входящими в Интернет. Информация тоже может путешествовать, как с «пересадками», так и без них. Роль пересадочных станций играют в межсетевом пространстве специальные компьютеры, которые называют «шлюзами» (по–английски «gateway»). Они соединяют сети между собой, и «пакет» данных, следующий к адресату, может встретить на пути больше десятка шлюзов.
Когда мы выбираем оптимальный маршрут следования по схеме метрополитена, то учитываем не только количество станций, разделяющих начальный и конечный пункты маршрута, но и некоторые другие соображения. Например, известно, что в часы пик лучше не ездить по кольцевой линии, забитой пассажирами. И если есть иная возможность, то лучше проехать 2–3 лишние остановки, но по радиальным линиям.
Аналогичная ситуация возможна и в Интернете. Прямой путь может оказаться забитым информацией, и тогда логичнее переслать свои «пакеты» кружным путем – все равно они прибудут на конечный пункт быстрее. Выбрать оптимальный маршрут в этом случае помогают опять–таки компьютеры–«шлюзы» и компьютеры–«маршрутизаторы» (по–английски «routers»). Именно они определяют, куда, в какую сеть отправить дальше «пакет», чтобы обеспечить самую высокую скорость передачи.
Правда, любящие точность профессионалы могут сказать, что «шлюз» и «маршрутизатор» – „строго говоря, это не совсем одно и то же самое; Однако лишь немногим удается объяснить различие, не забираясь глубоко в компьютерные дебри. Так что давайте будем считать, что это одно и то же. А более подробно о способах и методах пересылки «пакетов» информации мы поговорим в главе «Кровеносная система Интернета».
На протяжении 70–х и 80–х годов XX века Интернет набирал силы прежде всего за счет роста и развития новых сетей по всему миру. Так, в 1979 году для передачи электронной почты и организации «телеконференций» была создана сеть USENET. Чуть позже возникла британская JANET. В 1982 году начала работу EUnet (Европейская Юникс–сеть). Еще два года спустя к строительству сетей присоединилась Страна восходящего солнца, организовав Японскую Юникс–сеть (JUNET). И наконец, в 1986 году первое сообщение в сеть USENET было отправлено из СССР.
«Холодная война» близилась к концу, и наша страна тоже стремилась войти в мировое сетевое сообщество. Однако тут же выяснилось, что состояние телефонной сети на территории СССР близко к катастрофическому. Вспоминается один анекдот, наглядно характеризующий качество телефонии в нашем отечестве. Человек, отчаянно пытающийся дозвониться из Урюпинска в Жмеринку, в конце концов звонит в Нью–Йорк и просит тамошнюю телефонистку связать его со Жмеринкой. «Yes, mister!» – любезно отзывается та.
Ныне с телефонной связью дела более–менее налаживаются. А вот в Интернете бывает и так, что связь с компьютером, расположенным даже не на Украине, а здесь, в России, все равно идет через США. Дело в том, что именно на родине Интернета находятся и наиболее современные линии связи, и наиболее мощные «шлюзы», способные с высокой скоростью обрабатывать и передавать по назначению огромный поток компьютерных данных.
Слабым местом Интернета во многих случаях и по сей день остается малая пропускная способность отдельных компьютеров–«хостов».‘Чтобы «сеть сетей» работала быстро, ей нужны сверхмощные компьютеры–маршрутизаторы. Первой опять–таки спохватилась Америка. В 1985–1986 годах в США по инициативе Национального научного фонда (NSF) для нужд науки и образования была создана общенациональная сеть NSFnet. Основу новой сети составили пять суперкомпьютеров–маршрутизаторов, обрабатывавших информацию со скоростью 56.000 байт в секунду.
Еще одно благоприятное событие в истории глобальной сети произошло в 1991 году, когда были сняты ограничения на доступ частных пользователей в сеть NSFnet. Важнейшая роль в развитии Интернета отныне досталась коммерческим компаниям, которые могли продавать услуги доступа в Интернет всем желающим. С этого момента количество персональных компьютеров в сети стало расти невероятными темпами.
Впрочем, чтобы Интернет действительно стал общедоступной сетью, чтобы им мог пользоваться практически каждый человек после минимального обучения, должно было произойти еще одно событие. А именно в 1991 году в Швейцарии, в Европейском центре физики высоких энергий (CERN), группа научных сотрудников разработала систему, которая значительно облегчила поиск тех или иных источников в Интернете. В ее основу был положен так называемый гипертекст.
Идею создателей гипертекста опять–таки проще всего изложить с помощью анекдота. Как–то один литературный герой, а именно Тартарен из Тарраскона, предложил такой способ отлова льва в пустыне: «Надо просеять весь песок. Он высыпется, алев останется...»
Как ни странно, но примерно так и действует гипертекст. Если бы вся эта история была изложена не на страницах книги, а в Интернете, вам было бы достаточно навести указатель электронного манипулятора «мышь» на слово «Тартарен», как вы бы узнали, в какой книге описаны его приключения. А щелкнете «мышью» по словам «отлов льва», и вашему вниманию будут представлены действительные способы охоты на этого хищника.
Каждый щелчок «мышью» по гиперссылке компьютер воспринимает как команду на поиск другого документа в сети, расположенного по определенному адресу. Причем сведения о Тартарене могут оказаться в памяти компьютера, расположенного в Париже, а справка об охоте на львов – скажем, где–то в Каире. Все это не мешает воспринимать увиденное на экране как единое целое, как страницы одной суперкниги, в которой изложено все, что накоплено человеческой цивилизацией за тысячелетия ее существования.
Гипертекстовые документы в сети поэтому и называются страницами («page» по–английски). На странице скорее всего окажется не только текст, но и рисунки, фотографии и прочие сведения по данной теме. Причем сами они, в свою очередь, тоже могут выступать в роли гипертекстовых ссылок. Так что блуждать по страницам суперкниги можно бесконечно...
Однако чтобы документы в сети приобрели свойства гипертекстовых страниц, их необходимо было записать на специально придуманном для этого языке разметки гипертекста («Hypertext Mark–Up Language» или сокращенно HTML). Причем для передачи гипертекста по сети в CERN был разработан специальный протокол HTTP (Hypertext Transfer Protocol).
А вся эта созданная на технической основе Интернета система гипертекстовых документов и ссылок получила от разработчиков название «всемирная паутина» (по–английски World, Wide Web, сокращенно WWW). Отсюда словечко «веб» (web), то есть «паутина», вошло в состав таких недавно появившихся в русском языке сложных слов, как «веб–страница», «веб–сайт», «веб–дизайн».
Таким образом, Интернет и «паутина» в принципе не одно и то же. Интернет – это оболочка сети, а «паутина» – ее содержимое.
Разумеется, для чтения гипертекстовых страниц в сети необходимо было придумать особую программу. Она получила название «браузер» (browser), то есть «листалка». Первые браузеры были очень простыми, позволяли рассматривать текст и изображения лишь раздельно, в разных «окошках».
Браузер, который позволял в полной мере использовать все преимущества языка HTML и получить на экране компьютера красочное изображение веб–страницы, появился только в 1993 году. Его создал Марк Эндриссен, сотрудник американского Национального центра приложений для суперкомпьютеров. Он же и присвоил браузеру имя Mosaic X.
Именно Mosaic X стал прототипом двух наиболее популярных на сегодня моделей «листалок» Microsoft Internet Explorer и Netscape Navigator.
Все это и позволило Интернету стать воплощением того, что нынче называется мультимедиа. Именно «всемирная паутина» сделала «сеть сетей» понятной и доступной миллионам людей, превратила ее в уникальный по своему богатству источник информации.
Интернету понадобилось всего 4 года, чтобы собрать аудиторию в 50 млн человек. Для сравнения: телевидению для этого оказалось необходимо 13 лет, а радио – так и вообще 38. Ну а что ждет эту систему в XXI столетии? Сможет ли она заменить собой все и вся, затмить и телевидение, и радио, и периодическую печать, и прочие источники информации?.. Попробуем разобраться.
Главный недостаток Интернета – низкая пропускная способность линий связи. Так педанты–инженеры именуют главное свойство кровеносной системы Интернета, тех миллионов километров медных и стекловолоконных проводников, множества микроволновых и радиотрасс, которые и позволяют «всемирной паутине» быть вездесущей. Их недостаточная мощность и препятствует дальнейшему распространению этого чуда. Почему так получилось?
Вспомните, что Интернет вырос из американской военной компьютерной сети. Его строение, или, как говорят электронщики, архитектура, не имела главного вычислительного центра, при поражении которого вся сеть вышла бы из строя.
Чтобы компьютеры понимали друг друга, у них должен быть общий язык. Его роль выполняют для ЭВМ протоколы – одинаковые правила–программы для всех компьютеров сети, обслуживающие встречные потоки информации.
Протоколы бывают разных уровней. Всего их семь. Протоколы верхних трех этажей – прикладные, представительские и сеансовые – определяют в общем, какой компьютер с каким должен связываться. Протоколы нижних этажей, или уровней, – транспортные, сетевые, канальные и физические – определяют конкретные пути, по которым должны следовать порции или пакеты информации.
Надо сказать, что быстрое развитие Интернета во многом обязано замечательно написанным протоколам – как это ни странно слышать. Однако их умная конструкция и написание позволяют вводить, обрабатывать и выводить из современной персоналки огромные массивы данных.
Однако и это не позволило решить основные проблемы Интернета. На зыходе потока информации из компьютера ее зачастую ожидает неприятный сюрприз, который на языке водителей называется транспортной пробкой.
Представьте себе множество машин, скопившихся у железнодорожного переезда. Каждая из них везет какой–то груз. Как только стрелочник откроет шлагбаум, машины рванутся вперед. Но насколько быстро они смогут доставить своих пассажиров и груз к пункту назначения? Это во многом зависит от качества и ширины дорожного полотна. Если дорога узкая, то даже самая мощная и скоростная машина будет плестись со скоростью впереди идущего ослика.
Пропускная способность канала связи во многом подобна ширине шоссе; именно она определяет, сколько данных и как быстро можно передать от одного компьютера другому. Измеряют эту величину в килобитах в секунду.
Бит – это, как известно, минимальная единица информации, которую понимает ЭВМ. Каждый бит может принимать одно из двух значений – «О» или «1». Любой символ, команду или цифру можно записать чередой «О» и «1» или, говоря иначе, двоичным кодом.
Удобнее, конечно, было бы пользоваться привычной нам десятичной системой счисления. Однако так рассуждают люди, далекие от информатики. Компьютерщики знают, что принцип «да – нет», «горит – не горит», идет импульс или нет, позволяет реализовать связь гораздо более надежно, чем, скажем, голосом по телефону. Известно же, что те же радисты, когда связь неустойчива, тут же начинают передавать морзянку – ее куда слышнее.
Точщ) так же и при помощи двоичной системы меньше вероятность ошибки, большая надежность передачи информации в неискаженном виде. Причем для передачи одной единицы текста таким образом нужно от 8 до 64 бит.
Когда речь идет о больших массивах, их чаще измеряют в тысячах битов или килобитах, а также в миллионах бит – мегабитах. При скорости передачи данных 10–20 килобит в секунду одна страница печатного текста будет доставлена потребителю примерно за пару секунд.
Много это или мало? Вообще–то не очень много. Но именно такова сегодня средняя скорость передачи данных в системе Интернет при помощи обычного телефонного кабеля для рядового пользователя во время, когда сети не очень перегружены.
Что делают водители, когда видят, что впереди пробка? Стараются ее объехать. Сворачивают на боковые улицы, проселочную дорогу, делают «крюки», поскольку знают – лучше все же ехать, чем стоять.
Примерно так же поступают и компьютеры в сети. Исходящая из них информация, как уже говорилось, разделяется на отдельные порции или «пакеты». И специальные системы следят, какие линии в данный момент свободны. По ним и отправляют тот или иной «пакет». Пусть он пересылается кружным путем, но все равно придет к месту назначения быстрее, нежели освободится прямая линия.
А в конечном пункте все прибывшие «пакеты», которые еще в исходном пункте были пронумерованы по порядку, выстраиваются по ранжиру, и принимающая ЭВМ получает информацию в полном порядке и объеме.