9 Reţeaua Internet. Principalele aplicaţii oferite de Internet

Internet poate fi definit ca o imensa retea de retele de calculatoare, deoarece este o colectie globala de retele de marimi diferite. Interesant este faptul ca aceasta retea nu este in proprietatea nimanui. De asemenea nu a rezultat datorita efortului sustinut al unui singur grup de cercetare, ci a mai multor persoane care au lucrat independent. Aceasta retea ofera o capabilitate de comunicare globala, un mecanism pentru raspandirea,partajarea informatiei precum si un mediu de colaborare si comunicare intre persoane si calculatoarele lor indiferent de locatia lor geografica. 9.1 Scurt istoric

Punctul de pornire în dezvoltarea Internetului a fost rivalitatea între cele două mari puteri ale secolului al XX-lea: Statele Unite ale Americii şi Uniunea Sovietică. În 1957, URSS lansează în spaţiul cosmic primul satelit artificial al Pământului denumit Sputnik. Acest fapt a declanşat o îngrijorare deosebită în SUA, astfel preşedintele Eisenhower înfiinţează o agenţie specială subordonată Pentagonului: Advanced Research Projects Agency (www.darpa.mil). Această agenţie a Ministerului de Apărare (Department of Defense, prescurtat DOD) este condusă de oameni de ştiinţă, are o birocraţie redusă, şi are ca misiune: „Menţinerea superiorităţii tehnologice a armatei Statelor Unite şi prevenirea surprizei tehnologice în domeniul securităţii naţionale prin sponsorizarea celor mai noi şi revoluţionare descoperiri ştiinţifice şi prin investirea de fonduri teoretic nelimitate pentru realizarea unei legături între cercetarea ştiinţifică şi implementarea tehnologică militară a acesteia.

În 1959 John McCarthy, profesor la Universitatea Stanford, al cărui nume va fi asociat cu inteligenţa artificială, găseşte soluţia de a conecta mai multe terminale la un singur calculator central: time-sharing (partajarea timpului). Aceasta este o modalitate de lucru în care mai multe aplicaţii (programe de calculator) solicită acces concurenţial la o resursă (fizică sau logică), prin care fiecărei aplicaţii i se alocă un anumit timp pentru folosirea resursei solicitate. Apărând apoi primele calculatoare în marile universităţi se pune problema interconectării acestora. Cercetătorul Lawrence Roberts susţine o soluţie de interconectare prin comutare de pachete (packet switching) în modelul numit "client-server".

Astfel, pentru a transmite informaţia, aceasta este mărunţită în porţiuni mici, denumite pachete. Ca şi la poşta clasică, fiecare pachet conţine informaţii referitore la destinatar, astfel încât el să poată fi corect dirijat pe reţea. La destinaţie întreaga informaţie este reasamblată. Deşi această metodă întâmpină rezistenţă din partea specialiştilor, în 1969 începe să funcţioneze reţeaua "ARPANET" între 4 noduri: University of California din Los Angeles (UCLA), University of California din Santa Ana, University of Utah şi Stanford Research Institute (SRI). Toate acestea au fost codificate într-un protocol care reglementa transmisia de date. În forma sa finală, acesta era TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol), creat de Vint Cerf şi Robert Kahn în 1970 şi care este şi acum baza Internetului. TCP/IP face posibil ca modele diferite de calculatoare, de exemplu cele compatibile cu IBM sau şi Mac's, folosind sisteme diferite de operare, cum ar fi UNIX, Windows, MacOS etc. să se "înţeleagă" unele cu altele. În acest fel, Internetul urma să devină cu adevărat independent de platforma harware utilizată. Ca program al Ministerului Apărării al SUA, ARPANET s-a dezvoltat uluitor de repede, la el conectându-se din ce în ce mai multe calculatoare. În 1979 ARPA decide să separe reţeaua în două, una pentru lumea comercială şi universitară, şi una

militară. Cele două reţele puteau comunica în continuare, construindu-se practic o inter-reţea (internet) denumită iniţial DARPA Internet şi consacrată ulterior sub denumirea Internet. Numeroşi cercetători din domeniul academic şi militar si-au concentrat eforturile în scopul dezvoltării unor programe de comunicare în reţea. Astfel în 1980 o serie de programe de comunicare (bazate pe protocoale binedefinite), care sunt utilizate şi astăzi, erau deja finalizate. În 1983, TCP/IP devine unicul protocol oficial al Internetului, şi ca urmare, tot mai multe calculatoare din întreaga lume au fost conectate la ARPANET. Creşterea numărului de calculatoare conectate la Internet a devenit exponenţială, astfel încât în 1990 Internetul cuprindea 3.000 de reţele şi 300.000 de calculatoare. În 1992 era deja conectat calculatorul cu numărul 1.000.000. Apoi mărimea Internetului s-a dublat cam la fiecare an.

Dezvoltarea rapidă a Internetului s-a datorat faptului că accesul la documentaţia protocoalelor obligatorii a fost şi este liber şi gratuit. În 1969 S. Crocker a iniţiat o serie de „note de cercetare” denumite RFC (Request for Comments), numerotate cronologic şi devenite cu timpul accesibile gratuit on-line (în Internet). Marea schimbare a început în 1989, când Tim Berners Lee de la Centrul European pentru Fizica Nucleară din Geneva (CERN) a pus bazele dezvoltării primului prototip al World Wide Web (WWW sau web). O altă schimbare radicală s-a produs când, în 1993, National Center for Supercomputing Applications (NCSA) din SUA a pus la dispoziţie browserul "Mosaic", care era bazat pe o interfaţă grafică (Windows). Enorma creştere a webului a început aproape dintr-o dată: în iunie 1993 erau înregistrate 130 servere web, iar în 1994 erau deja peste 11.500 de servere. 9.2 Noţiuni de bază 9.2.1 Adrese IP

Internet-ul consta din retele interconectate (LAN-uri) ce contin hosturi interconectate. Un host este un calculator ce este conectat la o retea (fie retea LAN din care face parte sau un calculator conectat prin dial-up la reteaua ISP-ului) prin care are acces la Internet. Fiecare host conectat la Internet trebuie sa aiba o adresa unica pentru a putea avea acces la Internet.Aceasta adresa, care este formata din 32 de biti (adica 4 octeti), este numita adresa IP (Internet Protocol). Din numarul de biti al unei adrese rezulta ca in total pot fi 4.294.967.296 de valori unice. Exprimarea uzuala a acestei adrese este sub forma zecimala, fiind reprezentata ca 4 cifre zecimale despartite prin puncte, specificand valoarea zecimala a celor 4 octeti. Fiecare cifra zecimala poate avea valori intre 1 si 254. De exemplu: 85.9.22.182 este adresa IP al serverului www.spiruharet.ro.

Formatul unei adrese IP în format zecimal şi binar

9.2.2 Clase de adrese La începuturile Internetului, adresele IPv4 se împărţeau în 5 clase de adrese, notate de la A la E. Împărţirea se făcea în funcţie de configuraţia binară a primului octet al adresei, astfel:

Clasa Primul octet

în binar Prima adresă

Ultima adresă Observaţii

A 0xxxxxxx 0.0.0.1 127.255.255.255 foloseşte 8 biţi pentru reţea şi 24 pentru staţia de lucru

B 10xxxxxx 128.0.0.0 191.255.255.255 foloseşte 16 biţi pentru reţea şi 16 pentru staţie

C 110xxxxx 192.0.0.0 223.255.255.255 foloseşte 24 biţi pentru reţea şi 8 pentru staţie

D 1110xxxx 224.0.0.0 239.255.255.255 folosită pentru adresarea de tip multicast

E 11110xxx 240.0.0.0 255.255.255.255

Adresele reţelelor au toţi biţii de staţie 0 şi nu pot fi folosite pentru o staţie. În plus, mai există şi adrese de difuzare, care au toţi biţii de staţie 1. Pentru identificarea staţiilor se folosesc numai adresele de clasă A până la C. În plus, există două intervale de adrese de clasă A nefolosite în Internet:

• Intervalul 0.0.0.0 - 0.255.255.255 nu se foloseşte, pentru a nu fi confundat cu ruta implicită; • Intervalul 127.0.0.0 - 127.255.255.255 este folosit numai pentru diagnosticarea nodului local

(întotdeauna acesta va fi cel care va răspunde la apelul unei adrese din aceasta clasă). Din păcate, această metodă risipea multe adrese IP, iar odată cu răspândirea Internetului a apărut pericolul epuizării spaţiului de adrese. Pentru a soluţiona această problemă, la începutul anilor '90 au fost concepute mai multe soluţii:

• adrese private • CIDR • VLSM

Metodele de mai sus aveau rolul de a prelungi viaţa lui IPv4. În plus, a fost conceput şi un nou protocol, IPv6. IPv6 este un protocol dezvoltat pentru a înlocui IPv4 în Internet. Adresele au o lungime de 128 biţi (16 octeţi), ceea ce este considerat suficient pentru o perioadă îndelungată. Teoretic există 2128, sau aproximativ 3,403 × 1038 adrese unice. Lungimea mare a adresei permite împărţirea în blocuri de dimensiuni mari şi implicit devine posibilă introducerea unor informaţii suplimentare de rutare în adresă. Windows Vista, Mac OS X, toate distribuţiile moderne de Linux, precum şi foarte multe alte sisteme de operare includ suport "nativ" pentru acest protocol. Cu toate acestea, IPv6 nu este încă folosit pe scară largă de către furnizorii de acces şi servicii Internet, numiţi Internet Service Providers sau ISP. Adresele IPv6 sunt scrise de cele mai multe ori sub forma a 8 grupuri de câte 4 cifre hexazecimale, fiecare grup fiind separat de două puncte (:). De exemplu, 2001:0db8:85a3:08d3:1319:8a2e:0370:7334 este o adresă IPv6 corectă.

9.3 Arhitectura client-server

Tehnologia Internet utilizează arhitectura client-server, arhitecură ce permite o funcţionare efectivă a serviciilor şi aplicaţiilor Internet.Pentru a înţelege funcţionarea Internetului este necesară cunoşterea conceptului de arhitectură client-server.

Termenul Server are dublu înţeles: • din punct de vedere hardware este un calculator specializat/dedicat ce ofera anumite servicii

altor calculatoare din retea, administreaza resursele retelei (fisiere, imprimante) • din punct de vedere software este un program ce ruleaza pe un calculator (ce poate fi un

calculator server) si care ofera informatii si servicii altor programe care il apeleaza. In modelul client-server conceptul de server este privit din punct de vedere software.

Calculatoarele ce ofera servicii (Web, mail, FTP) pentru alte calculatoare sunt servere, iar cele care se conecteaza la ele sunt clienti. Atunci cand un utilizator se conecteaza la o adresa pentru a vizualiza o pagina web, la adresa respectiva ruleaza un server care raspunde la cererile de la unul sau mai multi clienti.

Client este un program ce ruleaza pe un calculator (staţie de lucru), pornit de catre utilizator, si care cere informatii sau foloseste serviciile oferite de serverele de pe Internet. Exemple de programe client sunt:

• clienti web: navigatoare web (Netscape, Internet Explorer, etc.) ce afiseaza continutul oferit de serverele web;

• clienti mail: programe folosite de utilizatori pentru a citi si transmite mesaje e-mail • clienti ftp: cu ajutorul acestora utilizatorii transfera fisiere de pe serverele ftp pe calculatoarul

local.

Majoritatea host-urilor de pe Internet sunt clienti la un moment dat. Este posibil ca serverul si clientul sa ruleze pe acelasi calculator, dar in general acestea se afla pe calculatoare diferite. Calculatoarele ce ruleaza programe client nu au multe cereri de rezolvat care sa necesite resurse mari, astfel incat chiar si un PC cu performante medii poate fi folosit pentru conectarea la Internet si pentru rularea programelor client.

Atat serverul cat si clientul trebuie sa utilizeze acelasi ”limbaj” pentru a putea comunica.Acest limbaj este protocolul utilizat pentru a trimite cereri (client) si pentru raspunde la cereri (server). Exemple de protocoale:

• HTTP este utilizat de serevrul web si navigator pentru a transfera paginile web. • SMTP folosit de catre serverul si clientul de mail pentru a schimba mesajele e-mail

Un calculator poate rula mai multe aplicatii ce ofera servicii pe Internet, deci pot fi mai multe servere (din punct de vedere software) pe acelasi calculator. De exemplu un server ruleaza software ce permite sa fie server Web, server FTP si server de mail. Utilizatorul, folosind un client specific se conecteaza la serverul corespunzator pentru a transmite informatia necesara sau sa ceara serviciile

sale. De exemplu prin navigator un utilizator se conecteaza la serverul de web, sau cand trimite mail comunica cu serverul de mail pentru a transmite mesaje.

Calculatorarele pe care ruleaza programe server trebuie sa aiba performante foarte bune (viteza si resurse de stocare). Trebuie sa faca fata la un volum mare de trafic si la un numar mare de conectari simultane, cum ar fi la serverele web sau de mail, astfel incat calculatoarele obisnuite nu satisfac pe deplin cerintele unui server Internet. O aplicatie server este pornita la punerea in functiune a calculatorului, iar apoi intra in asa numita stare de asteptare, asteptand cereri de la aplicatii client. Serverul ce poate primi cereri de la mai multi clienti in acelasi timp este numit concurent. Majoritatea serverelor de pe Internet sunt concurente: web, ftp, mail. Programele server mai sunt numite si daemon-uri, de exemplu daemon ftp.

9.4 Nume de domenii

Fiecare calculator accesibil în Internet are o adresă IP unică,pe baza căreia poate fi accesatde către alte calculatoare. Pentru utilizatorul uman însă este mult mai uşor să reţină un nume decât un şir de numere.. Aşa au apărut numele de domenii.Fiecare server are pe lângă adresa IP şi un nume de domeniu corespunzător. Formatul general al nujmelor de domenii este: hostname:second_level.first_level. Primul nivel (domeniu), numit nivelul superior(TLD-Top Level Domain) este cel mai puţin specific, indică tipul organizanizaţiei sau ţara căreia îi aparţine hostul respectiv. Există sute de nume de domenii în acest nivel, printe care .com, .edu, .net., .gov, .org precum şi combinaţii de două litere pentru fiecare ţară. În fiecare TLD existăfoarte multe domenii la nivelul doi (subdomenii) ce identifică organizaţia, cum ar fi google,yahoo, spiruharet, ase , etc. Numele în primul nivel sunt unice,însă la nivelul doi pot exista duplicate(în TLD-uri diferite) cum ar fi linux.org sau linux.com care sunt calculatoare diferite. Orice organizaţie poate înregistra un nume de domeniu la nivelul doi, cu condiţia ca numele respectiv să nu existe deja. Subdomeniul este în general numele sau prescurtarea numelui organizaţiei. Pot exista mai multe nivele de subdomeniu până la 127, dar rar sunt utilizate mai mult decât 4(www.dacos.ro.com). Deoarece numele de domenii trebuie să fieunice există o singură organizaţie la nivel de ţară care controlează alocarea numelor de domenii. În România această organizaţie este RNC. Aceste organizaţii deţin o bază de date ce conţine informaţii despre proprietarul şi serverela DNS pentru fiecare domeniu.

9.5 Sistemul DNS (Domain Name Server)

DNS este sistemul de adresare pe Internet, fiind o bază de date distribuită fără de care Internet-ul nu ar putea funcţiona şi sxe foloseşte pentru translatarea numelor de domenii în adrese IP. Scopul acestui sistem este de a permite unui calculator de pe Internet sa afle ce adresă corespunde numelui de domeniu, deoarece în Internet toate pachetele de date setransmit pe baza adreselor IP şi nu pe baza numelui de domeniu. Pentru a se conecta la un server utilizatorii ar putea folosi adresa IP în locul numelui de domeniu. De exemplu s+ar putea folosii adesa 64.58.76.233 şi s-ar încărca pagina www.yahoo.com. Pentru oameni însă este mult mai uşor să reţină numele de domeniu decât o adresă IP, astefel maparea între adrese IP şi nume de domenii este necesară.