Usługi w Internecie

Struktura Internetu

obrazek

Internet jest obecnie tworem bardzo skomplikowanym. Powyższy obrazek w dużym uproszczeniu przedstawia jego strukturę. Całość przypomina system nerwowy mózgu człowieka - nie zdziwiłbym się, gdyby w niedalekiej przyszłości okazało się, iż Internet wytworzył samoświadomość. Ale wróćmy do rzeczy.

W przeciwieństwie do sieci lokalnej Internet nie łączy ze sobą pojedynczych komputerów, lecz całe sieci komputerowe. Stąd pochodzi jego nazwa:

INTER NET
między - sieć

Sieci są połączone za pomocą tzw. sieci szkieletowej (ang. backbone network), która zbudowana jest ze szybkich kanałów transmisyjnych oraz komputerów kierujących przepływem danych - routerów. Routery wybierają w sieci szkieletowej najlepsze trasy dla przesyłanych danych oraz dbają o obejścia zablokowanych lub przeciążonych fragmentów sieci. Dzięki nim informacja trafia niezawodnie do odbiorcy.

Komputery w sieci Internet posiadają przydzielone unikalne numery, które służą do ich identyfikacji. Numery te nazywamy adresami IP. Służą one routerom do określania ścieżki przesyłu danych pomiędzy dwoma komputerami w sieci Internet - analogicznie jak w przypadku połączenia telefonicznego. W wersji 4 protokołu internetowego adresy IP składają się z 4 bajtów (nowa wersja protokołu nr 6 definiuje już 16 bajtowe adresy IP). Adres IP zapisujemy jako czwórkę liczb z zakresu od 0 do 255, rozdzielone kropkami:

nnn.nnn.nnn.nnn
gdzie nnn = 0...255

Przykład:

192.193.225.12, 87.66.139.253, 221.188.164.1

Wszystkich możliwych adresów IP jest 256 × 256 × 256 × 256 = 256⁴ = 4294967296, czyli ponad 4 mld. Ponieważ Internet łączy ze sobą nie pojedyncze komputery, ale całe sieci komputerowe, adresy IP dzielą się na kilka klas (dzisiaj podział ten nie jest już tak sztywny jak dawniej). Adres IP zawiera numer sieci komputerowej oraz numer komputera wewnątrz tej sieci.

Klasa A

W klasie A pierwszy bajt określa numer sieci, a pozostałe 3 bajty są numerem hosta wewnątrz tej sieci:

1...126.hhh.hhh.hhh

Pierwszy bajt może przyjmować wartości tylko od 1 do 126 (0 i 127 są używane do specjalnych celów w sieci). Wynika z tego, iż w klasie A może być tylko 126 dużych sieci komputerowych, a w każdej z nich może znaleźć się 256 × 256 × 256 = 256³ = 16777216 hostów, czyli ponad 16 mln. Ponieważ duże sieci nieefektywnie gospodarują swoimi adresami IP, od 1997 roku mniejsze sieci wypożyczają część numerów klasy A dla swoich hostów. Wymagało to oczywiście odpowiedniej przebudowy oprogramowania routerów, tak aby dane były kierowano do właściwych węzłów, które znajdują się poza siecią posiadającą pulę adresów IP klasy A.

Klasa B

W klasie B dwa pierwsze bajty adresu IP zawierają numer sieci. Pozostałe dwa bajty zawierają numer hosta wewnątrz danej sieci:

128...191.sss.hhh.hhh

Pierwszy bajt przyjmuje wartości od 128 do 191 (64 możliwe wartości). Chodzi o to, aby numer IP klasy B nie wchodził w zakres numerów IP klasy A. Drugi bajt numeru sieci ma wartość dowolną. Zatem w klasie B może być 64 × 256 = 16384 sieci, a w każdej z nich może być do 256 × 256 = 256² = 65536 hostów.

Klasa C

W klasie C numer sieci zawiera się w 3 pierwszych bajtach. Numer hosta podaje ostatni, czwarty bajt:

192...223.sss.sss.hhh

Pierwszy bajt przyjmuje wartości od 192 do 223 (32 wartości), pozostałe dwa bajty są dowolne, zatem sieci może być 32 × 256 × 256 = 2097152, czyli ponad 2 mln. W każdej z sieci klasy C może wystąpić do 254 hostów (numer 0 i 255 są zarezerwowane na wewnętrzne potrzeby komutacyjne w sieci).

Podsumujmy:

Klasa	Adres IP	Liczba sieci	Liczba hostów
A	1-126.h.h.h	126	16777216
B	127-191.s.h.h	16384	65536
C	192-223.s.s.h	2097152	254

Dzisiaj podział na klasy nie jest już tak sztywny jak dawniej. Dzięki rozwojowi oprogramowania sieciowego numery klas A i B mogą być przekierowywane do mniejszych sieci, co umożliwia ich efektywniejsze wykorzystywanie.

Nazwy domenowe

Adresy IP są wykorzystywane przez routery do określenia trasy pakietów danych, przesyłanych w sieci Internet. Dzięki adresowi IP sieć szkieletowa odpowiednio zestawia połączenie pomiędzy hostami. Z drugiej strony adres IP jest mało czytelny dla ludzi - głównych użytkowników sieci. Dlatego wprowadzono alternatywny sposób adresowania - nazwy domenowe (ang. domain names). Nazwy te tworzą hierarchiczną strukturę, odczytywaną od końca. Np.:

eduinf.waw.pl

pl	–	domena główna, w tym przypadku oznacza nasz kraj.
waw	–	poddomena domeny pl. W domenie pl są również poddomeny krakow, onet, wp, interia, google itp.
eduinf	–	poddomena należąca do waw.pl.

Nazwy domenowe zastępują numery IP. Np. zamiast wpisywać do przeglądarki numer IP 213.180.141.140 (sprawdź to) prościej i czytelniej jest wpisać onet.pl. Pojawia się tylko jeden problem - routery potrzebują adresów IP, zatem w celu nawiązania połączenia w Internecie nazwa domenowa musi zostać przekształcona na odpowiadający jej numer IP. Możemy to porównać z telefonowaniem do kolegi, którego nazwisko znamy, lecz nie wiemy jaki posiada numer telefoniczny. Problem rozwiązujemy wyszukując numer w książce telefonicznej. Na szczęście w sieci Internet również istnieją "książki telefoniczne" dla nazw domenowych. Nazywamy je serwerami nazw domenowych - w skrócie DNS (ang. Domain Name Server).

Połączenie przy pomocy nazwy domenowej wygląda następująco:

Załóżmy, że nasz komputer chce się połączyć poprzez Internet z komputerem o nazwie domenowej www.uczniak.pl. Nie może tego zrobić bezpośrednio, ponieważ do połączenia potrzebny jest numer IP komputera docelowego, a tego numeru nasz komputer nie zna.

obrazek

Nasz komputer łączy się zatem ze swoim serwerem nazw domenowych DNS i przesyła mu nazwę www.uczniak.pl. Adres IP serwera DNS jest jednym z parametrów konfiguracyjnych połączenia komputera z Internetem, co zobaczysz za chwilę.

obrazek

Serwer DNS przeszukuje swoją bazę danych w poszukiwaniu nazwy www.uczniak.pl (w praktyce jest to o wiele bardziej skomplikowane, lecz nie będziemy tutaj wchodzić w szczegóły techniczne działania DNS-ów).

obrazek

Gdy serwer znajdzie adres IP 193.193.12.7 odpowiadający nazwie domenowej www.uczniak.pl, to odsyła go z powrotem do naszego komputera.

obrazek

Mając numer IP komputera docelowego, nasz komputer może nawiązać z nim połączenie poprzez sieć Internet.

obrazek

Jak działa routowanie danych w Internecie

Pokażemy teraz w uproszczeniu sposób kierowania pakietów danych w sieci Internet. Załóżmy, że pewien komputer w Nowym Jorku chce przesłać dane do jednego z komputerów w naszej sieci szkolnej. Opatruje swój pakiet danych adresem IP komputera docelowego i przesyła go do routera sieci szkieletowej w Nowym Jorku.

obrazek

Na podstawie adresu IP zawartego w danych routery stwierdzają, że odbiorca pakietu jest gdzieś w Europie. Kierują zatem dane do serwera europejskiego, np. w Londynie (rzeczywista trasa może być inna, gdyż zależy od faktycznej infrastruktury sieciowej, tutaj chodzi nam jedynie o pokazanie zasady działania tego procesu).

obrazek

Router w Londynie znów patrzy na adres IP zawarty w pakiecie i na jego podstawie stwierdza, że odnosi się on do jakiejś sieci w Europie Środkowej. Wysyła pakiet do routera w Berlinie.

obrazek

Router w Berlinie analizuje adres IP zawarty w przesyłanym pakiecie i stwierdza, że jego sieć docelowa leży w Polsce. Przesyła pakiet do routera we Wrocławiu.

obrazek

Router we Wrocławiu stwierdza, że adres IP pakietu odnosi się do sieci w okolicach Krakowa. Przesyła pakiet do routera w Krakowie.

obrazek

Router w Krakowie stwierdza, że sieć o danym adresie IP znajduje się w Tarnowie. Pakiet jest przesyłany do routera w Tarnowie, a dalej do routera w I LO w Tarnowie.

obrazek

W końcu pakiet danych odbiera nasz ruter szkolny. Teraz na podstawie adresu komputera zawartego w drugiej części adresu IP pakiet danych jest kierowany do właściwego komputera w sieci LAN.

obrazek

Kilka przydatnych procedur

W sieci nie jesteś anonimowy. Twoje działania są odnotowywane na serwerach. Odpowiednie służby zawsze są w stanie ustalić adres IP twojego komputera. Pokażemy teraz sposoby dowiedzenia się czegoś na temat użytkowników sieci.

Adres IP mojego komputera

Uruchamiamy terminal (w systemie Linux naciskamy Ctrl+lewy Alt + T, w systemie Windows naciskamy klawisz z okienkiem + R, wpisujemy cmd i naciskamy Enter).

W systemie Linux wpisujemy polecenie ifconfig:

obrazek

Informacja o aktualnym adresie IP znajduje się na początku drugiego wiersza odpowiedzi. W tym przypadku jest to 192.168.161.129.

W systemie Windows wpisujemy polecenie ipconfig:

obrazek

Tutaj również znajdziemy poszukiwaną informację w drugim wierszu wydruku: 192.168.0.102.

Adresy IP mogą być adresami lokalnymi w sieci LAN. Aby sprawdzić swój adres w sieci Internet, należy w wyszukiwarce (np. Google) wpisać frazę: my IP. Następnie wybieramy jedną ze znalezionych stron WWW, która poda ci adres IP twojego komputera. Jeśli jest to adres inny niż uzyskany poprzednio, to znaczy, że nie posiadasz adresu publicznego, tylko lokalny. Nie przeszkadza to zwykle w korzystaniu z sieci, lecz utrudnia tworzenie niektórych serwisów.

Adres IP serwera WWW

Nie zamykaj jeszcze terminala. Aby uzyskać adres IP komputera, który skrywa się za nazwą domenową, możesz wykorzystać polecenie ping (w obu systemach), które wysyła do docelowego komputera krótki pakiet danych. Pozwala to sprawdzić, czy dany komputer jest obecny w sieci. Na przykład sprawdźmy adres IP serwisu google.pl. W tym celu wpisz:

ping google.pl

Odpowiedź zależy od systemu. W systemie Linux będzie to:

PING google.pl (176.221.96.29) 56(84) bytes of data.

				64 bytes from host-176-221-96-29.dynamic.mm.pl (176.221.96.29): 
				icmp_seq=1 ttl=128 time=1.38 ms

				64 bytes from host-176-221-96-29.dynamic.mm.pl (176.221.96.29): 
				icmp_seq=2 ttl=128 time=1.81 ms

				...

W Windows otrzymamy


				C:\Users\Geo>ping google.pl

				

				Pinging google.pl [89.228.4.226] with 32 bytes of data:

				Reply from 89.228.4.226: bytes=32 time=12ms TTL=59

				Reply from 89.228.4.226: bytes=32 time=12ms TTL=59

				Reply from 89.228.4.226: bytes=32 time=12ms TTL=59

				Reply from 89.228.4.226: bytes=32 time=11ms TTL=59

				

				Ping statistics for 89.228.4.226:

				Packets: Sent = 4, Received = 4, Lost = 0 (0% loss),

				Approximate round trip times in milli-seconds:

				Minimum = 11ms, Maximum = 12ms, Average = 11ms

W obu przypadkach otrzymujemy w pierwszym wierszu informację o numerze IP docelowego komputera: 89.228.4.226.

Kto jest właścicielem danego numeru IP

Masz numer IP komputera w Internecie (np. uzyskany poleceniem ping). Chcesz sprawdzić, do kogo on należy. Wpisz w wyszukiwarce google frazę RIPE. Jest to nazwa sieci europejskiej, która zbiera informacje o użytkownikach. W znalezionych przez google wynikach przejdź do podstrony Whois, po czym wpisz na niej interesujący cię numer IP. Na przykład dla numeru 89.228.4.226 otrzymujemy:

inetnum:         89.228.0.0 - 89.228.7.255
netname:         MULTIMEDIA
descr:           Multimedia Polska S. A.
descr:           Cable Internet Voice Provider
descr:           MMP NET INFRA
remarks:         INFRA-AW
country:         PL
admin-c:         MA7021-RIPE
tech-c:          MA7021-RIPE
status:          ASSIGNED PA
mnt-by:          MULTIMEDIA-MNT
created:         2006-09-05T11:11:46Z
last-modified:   2011-03-04T14:15:07Z
source:          RIPE # Filtered

role:            MULTIMEDIA ADMIN
address:         Multimedia Polska S.A.
address:         ul.T. Wendy 7/9
address:         81-341 Gdynia
address:         Poland
phone:           +48177887999
fax-no:          +48177887480
abuse-mailbox:   abuse.ip@multimedia.pl
admin-c:         JZ933-RIPE
tech-c:          PS4509-RIPE
nic-hdl:         MA7021-RIPE
mnt-by:          MULTIMEDIA-MNT
created:         2007-03-07T13:34:38Z
last-modified:   2010-09-01T16:06:19Z
source:          RIPE # Filtered

route:           89.228.0.0/16
descr:           MMP
descr:           Network MMP
origin:          AS21021
mnt-by:          MULTIMEDIA-MNT
created:         2010-02-10T22:36:56Z
last-modified:   2010-02-10T22:36:56Z
source:          RIPE # Filtered

Masz pełne dane kontaktowe. A pomyśl, co mogą uzyskać specjalne służby (policja, wojsko, wywiad). Dlatego nie rozrabiaj w sieci Internet.

Model klient-serwer dla usług internetowych

Słowo serwer (ang. server) pochodzi z języka łacińskiego:

servus = sługa, niewolnik, podwładny
servio = służyć, usługiwać

W tym kontekście przeznaczenie serwera staje się jasne - jest to komputer usługowy, który służy, usługuje użytkownikom sieci. Usługi internetowe opierają się na modelu klient-serwer. Serwer jest dawcą usługi, a klient jest biorcą usługi. Internet jest ośrodkiem, w którym dana usługa może być udostępniana przez serwer dla jej klientów. Klient usługi to program działający na komputerze użytkownika, który poprzez sieć Internet łączy się z serwerem i korzysta z jego usług. Każdy komputer o publicznym adresie IP może stać się serwerem usług internetowych, jeśli zostanie na nim zainstalowane odpowiednie oprogramowanie serwera (czasami komputery są zabezpieczane przez administratorów sieci przed dostępem z zewnątrz, co utrudnia instalowanie na nich oprogramowania serwerowego).

obrazek

Oto kilka usług internetowych opartych o architekturę klient-serwer (w rzeczywistości usług takich są setki):

Usługa stron WWW. Klientem jest przeglądarka sieci, np. Internet Explorer, Firefox, Opera. Klient WWW łączy się poprzez sieć Internet z wybranym serwerem WWW. W odpowiedzi serwer przesyła do klienta (przeglądarki) plik strony, który jest zapisany w specjalnym języku HTML. Przeglądarka interpretuje ten plik i wyświetla wynik na ekranie monitora w postaci czytelnej dla użytkownika.

Usługa poczty e-mail. Klientem jest odpowiedni program pocztowy, np. MS-Outlook, Thunderbird. Klient łączy się z wybranym serwerem poczty e-mail, na którym musi posiadać założone konto. Po połączeniu klient e-mail może wysyłać listy e-mail do innych użytkowników sieci. Listy te przesyła serwer pocztowy na podstawie adresów e-mail, które zbudowane są następująco:

nazwa_konta@adres_domenowy_serwera

Listy otrzymane przez serwer są składowane w skrzynce pocztowej, której zawartość klient e-mail może odczytywać i edytować. Obecnie usługi pocztowe mogą być realizowane poprzez przeglądarkę sieci.

Komunikatory – klient łączy się z serwerem i w ten sposób zgłasza swoja dostępność w sieci. Z kolei serwer przesyła do klienta listę dostępnych kontaktów, z którymi klient może nawiązywać połączenia. Samo połączenie z wybranym kontaktem może się odbywać poprzez serwer lub też bezpośrednio. Komunikatory umożliwiają wymianę pomiędzy użytkownikami wiadomości tekstowych, głosowych lub wideo. Popularnymi komunikatorami są Skype, Gadu, Tlen.