Для того чтобы облегчить переход с одних сетей на другие и гарантировать, что все региональные сети могут связаться друг с другом, Национальный научный фонд заключил контракт с четырьмя различными сетевыми операторами об организации пункта доступа к сети (NAP, Network Access Point). Этими операторами были компании PacBell (Сан-Франциско), Ameritech (Чикаго), MFS (Вашингтон) и Sprint (Нью-Йорк, с которым для удобства NAP были объединены Пеннсаукен и Нью-Джерси). Каждый сетевой оператор, который хотел предоставлять услуги по соединению региональных сетей NSF, должен был подключиться ко всем пунктам NAP.

Таким образом, пакет, пересылаемый с одной сети в другую, мог выбирать, по какому каналу перемещаться от одного пункта NAP до другого. Из-за этого операторы были вынуждены соперничать друг с другом по ценам и предоставляемым услугам,

как, собственно, и было задумано. Концепция единой магистрали была заменена коммерчески управляемой конкурентной инфраструктурой. Многие любят критиковать государственные структуры США за их консерватизм, а между тем, не кто иной, как Министерство обороны и государственный Национальный научный фонд создали все необходимые условия для развития Интернета, а затем передали свои закрытые разработки массовому пользователю.

В 90-х годах в других странах и регионах также были построены сети, сравнимые с NSFNET. Так, в Европе EuropaNET является IP-магистралью для исследовательских организаций, а EBONE представляет собой коммерчески-ориентированную сеть. Обе сети соединяют большое число европейских городов. Скорость каналов изначально составляла 2 Мбит/с, но впоследствии была увеличена до 34 Мбит/с. В конечном счете, сетевая инфраструктура в Европе, как и в США, превратилась в промышленную отрасль.

Интернет сильно изменился со времени своего возникновения. Он стремительно вырос в начале 1990-х годов с развитием World Wide Web (WWW). По данным Internet Systems Consortium количество видимых узлов превышает 600 миллионов. Это количество — только неточная оценка, но она сильно превышает те несколько миллионов узлов, которые были на момент первой конференции о WWW в 1994 году в CERN.

Радикально изменилось и то, как мы используем Интернет. Первоначально доминировали такие приложения, как электронная почта для академиков, группы новостей, удаленный вход в систему и передача файлов. Затем появилась электронная почта для всех, затем Web и одноранговые сети распространения контента, такие как закрытый теперь Napster. Теперь растет распространение СМИ в реальном времени, социальные сети (например, Facebook) и микроблогинг (например, Twitter). Эти изменения принесли более богатые виды медиа в Интернет и, следовательно, привели к росту трафика. Фактически, доминирующий трафик в Интернете, кажется, изменяется с некоторой регулярностью, так, например, новые и лучшие способы обработки музыки или видео могут стать популярными очень быстро.

Архитектура Интернета

Архитектура Интернета также сильно изменилась с его стремительным ростом. В этом разделе мы попытаемся дать краткий обзор того, на что она похожа сегодня. Картина осложнена непрерывными изменениями в фирмах телефонных компаний (telcos), кабельных компаний и интернет-провайдеров, из-за которых часто трудно сказать, кто что делает. Один из двигателей этих изменений — телекоммуникационная конвергенция, когда сеть начинает использоваться в новом качестве. Например, в «тройной игре» одна компания продает вам телефонию, телевидение и интернет-сервис по тому же самому сетевому соединению, поскольку это сэкономит вам деньги. Следовательно, описание, данное здесь, будет по необходимости несколько более простым, чем действительность. И то, что является истиной сегодня, возможно, не будет истиной завтра.

Общая картина показана на рис. 1.26. Давайте исследуем ее по частям, начиная с компьютера дома (на краях рисунка). Чтобы присоединиться к Интернету, компьютер соединяется с интернет-провайдером (Internet Service Provider, ISP), у которого пользователь покупает доступ к Интернету или связь. Это позволяет компьютеру

обмениваться пакетами со всеми другими доступными узлами в Интернете. Пользователь может посылать пакеты, чтобы перемещаться по сети или для любой из тысяч других возможностей ее использования, это не имеет значения. Есть много видов доступа к Интернету и их обычно отличают тем, сколько пропускной способности они обеспечивают и сколько они стоят, но самый важный признак — связь.

Рис. 1.26. Краткий обзор архитектуры

Распространенный способ соединиться с провайдером состоит в том, чтобы использовать телефонную линию, ведущую к вашему дому в этом случае вашим провайдером является ваша телефонная компания. DSL (сокращение Digital Subscriber Line) использует телефонную линию, которая соединяется с вашим домом для цифровой передачи данных. Компьютер соединен с устройством, названным модемом DSL, которое осуществляет преобразование между цифровыми пакетами и аналоговыми сигналами, которые могут идти по телефонной линии. С другой стороны, устройство, называемое DSLAM (Цифровой мультиплексор доступа линии подписчика, Digital Subscriber Line Access Multiplexer), осуществляет преобразование между сигналами и пакетами.

Несколько других популярных способов соединиться с провайдером показаны на рис. 1.26. DSL имеет более высокую пропускную способность при использовании местной телефонной линии, чем пересылка битов по традиционному телефонному звонку вместо голосового разговора. Это называется коммутируемым доступом и осуществляется с различными видами модемов на обоих концах. Модем — сокращение для слов «модулятор демодулятор», так называют любое устройство, которое осуществляет преобразование между цифровыми битами и аналоговыми сигналами.

Другой метод — передавать сигналы по системе кабельного телевидения. Как и DSL, это способ использовать существующую инфраструктуру, в этом случае неиспользованные каналы кабельного телевидения. Устройство в домашнем конце называют кабельным модемом, а устройство в головном узле кабеля называют CMTS (Cable Modem Termination System — система завершения кабельного модема).

DSL и кабель обеспечивают доступ к Интернету на скоростях от небольшой доли мегабит в секунду до многих мегабит в секунду, в зависимости от системы. Эти скорости намного больше, чем коммутируемые скорости, которые ограничены 56 Кбит/с из-за узкой пропускной способности, используемой для голосовых вызовов. Доступ к Интернету с намного большими, чем коммутируемые, скоростями называют широкополосным. Название означает более широкую пропускную способность, которая используется для более быстрых сетей, а не для какой-то конкретной скорости.

Методы доступа, упоминаемые до сих пор, ограничиваются пропускной способностью «последней мили» или последнего этапа передачи. При проведении оптоволокна к местам жительства может быть обеспечен более быстрый доступ к Интернету, на скоростях порядка 10-100 Мбит/с. Этот проект называют FTTH (Волокно в дом). Для фирм в коммерческих областях может иметь смысл арендовать высокоскоростную линию передачи от офисов до самого близкого провайдера. Например, в Северной Америке линии T3 работают на скоростях около 45 Мбит/с.

Для доступа к Интернету также используется беспроводная связь. Примером, который мы исследуем коротко, является пример сетей мобильной связи третьего поколения. Они могут обеспечить доставку данных на скорости 1 Мбит/с или выше к мобильным телефонам и неподвижным абонентам в зоне охвата.

Теперь мы можем перемещать пакеты между домом и провайдером. Мы называем местоположение, в котором потребительские пакеты входят в сеть провайдера, POP (Point of Presence, Точка присутствия). Далее мы объясним, как пакеты перемещаются между точками присутствия различных провайдеров. С этого момента система является полностью цифровой и использует коммутацию пакетов.