Интернет-провайдеры разного уровня — принципы организации глобальной сети



Пользователю «всемирная паутина» представляется цельной глобальной структурой. Однако, Интернет является совмещением огромного количества локальных и глобальных сетей разного ранга, уровня, находящихся в разных точках земного шара. Каждая из этих подструктур имеет свое техническое обеспечение, свои цели, задачи, сферу применения, принадлежит разным собственникам.

Передача данных, а также их организация производится посредством линий связи, которые могут быть кабельными:

  • оптоволоконными,
  • коаксиальными,
  • телефонными.

Либо беспроводными, тогда информация передается с помощью радиоволн за счет применения Wi-Fi устройств, использования ресурсов сотовой связи или спутников.

Основная функция глобальной сети – обеспечение бесперебойной коммуникации между всеми своими частями. На разных участках – в разных странах и регионах – эту деятельность осуществляют специализированные компании. Они следят за работоспособностью устройств связи, занимаются прокладкой новых линий, подключением абонентов.

Существует множество типов таких компаний. Они отвечают за разные по сложности участки, за разное оборудование, существенно отличающееся по функциональному назначению; могут иметь разные зоны ответственности и разные обязанности. Но все эти компании носят общее название – провайдеры

Интернет-провайдеры – для чего они нужны?

Интернет-провайдерами называются коммуникационные компании, которые предоставляют доступ абонента в глобальную сеть Интернет. Услуга обеспечивается за счет соединения, при помощи проводной или беспроводной связи, компьютера абонента с оборудованием оператора.

Часто провайдер оказывает дополнительные услуги – обеспечивает бесплатный обмен данными внутри своей сети, создает почтовый сервис, занимается поддержкой выделенных серверов, а также многим другим.

На современном уровне развитии Интернета, провайдер, как правило, обеспечивает постоянное подключение локального пользователя к сети. При этом каждому такому пользователю присваивается персональный IP-адрес и он становится совершенно полноправной частью Интернета, как любой подключенный к нему абонент или устройство.

Адресация в сети

Основным идентификатором, позволяющим однозначно определить клиента сети, является IP-адрес. Это набор цифр, с помощью которых указывается принадлежность к сети и место хоста (абонента) в этой сети.

Пользователю может быть присвоен как статический, так и динамический IP-адрес. У каждого провайдера есть доступный набор адресов, которые он выдает абоненту, когда тот появляется в сети. Так работает динамический IP.

Статический же IP-адрес является постоянным и принадлежит только одному пользователю, не зависимо от того находится ли он в сети или нет. Большинству локальных пользователей это не нужно. Необходимость возникает в исключительных случаях, например, если надо удаленно получить доступ к собственному ПК.

Для корпоративных же клиентов постоянный адрес в Интернете может оказаться не бесполезной тратой денег, а жизненно необходимым решением, которое непосредственно повлияет на удобство, скорость и качество работы.

Другой способ идентификации

Система IP-адресов является не единственной, которая используется для идентификации подключенного к Интернету устройства. Широко применяется система доменных имен. Фактически они являются такими же уникальными структурами как и IP-адреса. ни одно доменное имя в сети не повторяется.

Доменные имена построены по иерархической системе, в которой домены первого уровня могут определять как географическое положение, так владельца или назначение сайта. Домен второго уровня детализирует информацию и может указывать как на конкретный регион, так и на определенного собственника сайта – частное лицо или организацию.

Поддомен, или левая часть доменного имени, практически не регламентируется, не имеет большой ценности и доступна для использования фактически любому пользователю ,который хочет создать собственный сайт в интернете.

Доменные имена созданы для удобства использования Интернета человеком. Каждое такое наименование жестко привязано к конкретному IP-адресу или группе IP-адресов. Чтобы компьютер установил соединение, введенные слова с помощью DNS-сервиса преобразовывается в более понятные компьютеру цифры.

Совершенствование методов идентификация клиента сети, позволяет упростить поиск конкретного пользователя, устройства, либо ресурса.

Иерархия интернет-провайдеров

Физически, все системы коммуникации на которых построена сеть Интернет, представляют собой совокупность хабов (точек обмена информацией) и магистралей – линий, обеспечивающих соединение хабов. Магистрали прокладывают как под землей, так и под водой. По дну Атлантического, Тихого и даже Индийского океанов проложены многокилометровые кабели, соединяющие все части света. Вся инфраструктура, без которой невозможно существование Интернета в мировом масштабе, носит название «Опорная сеть Интернета».

Магистральные провайдеры, еще они известны под названием «Tier1-операторы» – это верхний уровень в иерархии операторов связи. Именно эти организации владеют системами и оборудованием, обеспечивающим связь. Именно они заняты поддержанием устройств в рабочем состоянии. Их ежедневный труд позволяет глобальной сети Интернет функционировать круглые сутки, семь дней в неделю на протяжении уже многих лет.

Следующий уровень – владельцы хабов, точек доступа, а также крупных, часто межгосударственных сетей связи. Обычно это национальные телекоммуникационные операторы. Такие компании могут иметь в своей собственности и магистральные линии. Они обеспечивают обмен трафиком в мировом масштабе, оплачивая транзит данных через сегменты принадлежащие операторам первого уровня.

Предоставление услуг абонентам

Если основной задачей операторов верхних уровней является обеспечение работоспособности инфраструктуры Интернета, то на региональном и местном уровне находятся организации, преследующие совершенно иные цели.

Как правило, такие операторы связи также имеют собственную сеть, расположенную на территории города, области или региона. Она необходима, чтобы обеспечить как можно большему количеству абонентов доступ к сети Интернет. Таким образом, главной задачей мелких операторов связи, является подключение абонентов, обеспечение их доступа к возможностям глобальной сети в рамках заключенного договора.

Спутниковая связь

Принцип работы спутниковых систем обмена данными, основан на взаимодействии наземных ретрансляторов и аналогичных устройств, размещенных на космических аппаратах. Пакеты данных предаются с наземного трансивера с помощью сверхвысокочастотного электромагнитного излучения. Затем эти сигналы, передаются по цепочке от одного спутника к другому, пока наконец снова не будут отосланы на другой трансивер, находящийся на поверхности планеты. Он может быть расположен очень далеко от той точки, из которой поступил первоначальный сигнал.

Спутниковая связь имеет как свои преимущества, например, она позволяет обеспечивать связь с труднодоступными регионами, так и недостатки – стоимость использования всё еще остается гораздо выше, чем применение наземных магистралей. Не смотря на то, что в данном виде коммуникации еще существуют нерешенные вопросы, такие как безопасность передачи данных, неустойчивость сигнала, возможность его блокирования зданиями и даже деревьями, спутниковая связь имеет отличные перспективы развития.

Взаимодействие региональных провайдеров с городскими, федеральными и операторами первого уровня

Региональным принято называть провайдеров, область работы которых ограничена городом, областью, районом. В этом смысле их следует отличать от федеральных и международных провайдеров. Основная задача регионального оператора связи – развитие, поддержание работоспособности собственной сети и предоставление доступа в Интернет, а также различных дополнительных услуг локальным абонентам.

Часто бывает, что крупные провайдеры работают в нескольких городах, тогда в каждом из них они имеют место, где расположено коммуникационное оборудование и где происходит подключение абонентских магистралей. Такое место называется точка присутствия (POP). При этом линии связи провайдер может как устанавливать самостоятельно, так и арендовать уже имеющиеся.

С точки зрения иерархии сетей, Интернет – не просто совокупность разнородных коммуникационных структур, а четко упорядоченная система. В рамках данной системы каждая сеть не только имеет четкое функциональное назначение, но и устанавливает прочные связи с другими сетями, которые по статусу находятся как выше, так и ниже ее.

Каждый провайдер, который является собственником коммуникационного оборудования и магистралей предоставляет его ресурсы для передачи информации как собственным абонентам, так и владельцам других сетей. Региональные провайдеры являются оператором верхнего уровня для городских провайдеров, которые платят за подключение к их ресурсам и транзит трафика. Таким образом, за счет арендуемых мощностей, они предоставляют собственным локальным пользователям возможность доступа в Интернет. Сами региональные провайдеры в свою очередь оплачивают использование ресурсов провайдеров федерального уровня, чтобы за счет этого обмениваться данными с заграничной частью глобальной сети.

Доступ в интернет для клиентов разного уровня

Интернет состоит из огромного количества сетей, которые объединяются в целое за счет использования коммуникационных магистралей. Верхний или первый уровень в иерархии провайдеров – это организации занимающиеся обеспечением работоспособности хабов и магистральных сетей. Иногда их также называют Tier1-операторы (а также transit-free).

«Пиринг» – основной вид взаимодействия между операторами первого уровня

Согласно принятому определению, Tier1-операторы, это владельцы систем связи, которые имеют соединение с сетью Интернет через собственные узлы. Фактически они являются сегментами сети интернет, которые непосредственно соединены с другими сегментами глобальной сети, принадлежащими другим собственникам.

Обмен данными между такими собственниками происходит бесплатно, на основе взаимовыгодных соглашений, так называемых «пиринговых договоров» или просто «пиринга» (от английского peering — соседство).

Считается, что пиринг – высокоэффективная система. Он дает возможность сокращать маршруты передачи информации, снижать расходы на трафик. Обмен данными может производится как через соединение «точка-точка», организованное между двумя сетями, так и через общую точку обмена трафика, которая соединяет нескольких операторов, но фактически может не принадлежать ни одному из них, а являться собственностью сторонней организации.

Точка обмена трафиком (Internet Exchange Point) относится к особому типу объектов сетевой инфраструктуры, которая способствует сокращению маршрутов, уменьшению использования транзитных сетей, ускорению обмена данными. Представляет собой автономную систему, имеющую собственный блок публичных IP-адресов.

Операторы второго уровня и их взаимоотношения с Tier1

Магистральный провайдер и Tier1-оператор – это не обязательно тождественные понятия. Многие крупные провайдеры, имеющие в собственности хабы и протяженные интернет-коммуникации, вынуждены покупать транзит траффика, поэтому формально они относятся к Tier-2-операторам. Однако, Tier1-операторы, не только поддерживают работоспособность оборудования и организуют обмен данными друг с другом, но и продают транзит трафика провайдерам нижнего уровня – Tier2.

Разница между Тier1 и Tier2 операторами часто формальна и заключается только в одном – платит данная организация за транзит данных или обменивается информацией только по своим каналам. Любой Tier1-оператор, который по каким-либо причинам начинает покупать трафик, сразу же автоматически начинает считаться оператором второго уровня.

Данное определение не зависит от количества и качества оборудования находящегося в собственности и является в некотором смысле условным, не отражающем в полной мере технической оснащенности сети. Многие Tier2-операторы, являются более крупными, чем многие Tier1, а качество интернет соединения, которое они предоставляют может быть лучше, а скорость выше. В данном случает разделение на первый и второй уровень, скорее атрибут статуса, который чаще всего используется в рекламных целях.

Tier1-операторы не имеют транзитных путей передачи информации. Поэтому, когда две таких организации прекращают взаимодействие друг с другом – по любым причинам, то клиенты одной сети перестают «видеть» ресурсы другой. Части остаются разделены до улаживания всех разногласий, либо до того момента, пока один из операторов верхнего уровня не начнет покупать транзитный трафик у других сетей. Это приводит к тому, что Tier1-оператор теряет свой статус и становится оператором второго уровня.

Однако, никакие сложности во взаимоотношениях не влияют на обычных пользователей, на местных провайдеров, которые подключены через Tier2-оператора. Провайдер же второго уровня имеет выход сразу на нескольких операторов Tier1, ему ничто не мешает покупать транзит трафика и, при необходимости, искать обходные пути. Именно к этому типу относится большинство провайдеров национального масштаба.

Операторы Tier3, выход на конечного пользователя

Чаще всего конечный пользователь подключается к интернету через сети Tier3-операторов. Это организации, которые не участвуют в пиринговых договорах и весь объем трафика покупают у операторов верхних уровней. Однако, услуги подключения, также могут предоставлять и операторы второго и даже первого уровня.

Фактически доступ к Интернету осуществляется за счет физического присоединения оборудования абонента к устройствам, входящим в сеть провайдера. В данном случае провайдер выступает в качестве посредника, который, однако, несет на себе ответственность за обеспечение обещанной скорости связи и надежности соединения. Плату, которую провайдер третьего уровня берет со своих абонентов, он тратит не только на поддержания своего оборудования – своей сети – в рабочем состоянии, но и на оплату доступа к ресурсам операторов второго и первого уровня.

Часто бывает, что Tier2-операторы также занимаются работой с абонентами и дают им доступ к глобальной сети. Одно время считалось, что чем выше статус провайдера, тем лучше качество предоставляемых им услуг. Однако, опыт показывает, что данные категории мало друг с другом связаны. Есть множество примеров, когда провайдеры низких уровней запрашивают более низкую абонентскую плату, а уровень предоставляемого сервиса у них оказывается выше. Специалисты склонны связывать эту аномалию с организационными особенностями работы отдельных компаний.

Маршрутизация в Интернете

Чтобы связать между собой большое количество разнородных локальных и глобальных сетей, необходимо было выработать единые нормы и правила передачи данных. Одним из главных результатов работы по стандартизации способов обмена информацией стал протокол TCP/IP.

Он является основой методологии передачи данных в современной сети Интернет. Протокол TCP/IP представляет собой набор правил описывающих способ передачи информационных блоков от источника к конечному абоненту. Модель предполагает существование четырех уровней, через которые передаются данные, и каждый из этих уровней имеет собственное описание в протоколе.

Правила определяют, как формируются пакеты данных, каким методом они обрабатываются, как их следует передавать. Описание затрагивает вопросы установления маршрута и способа приема информации. Основные задачи при обмене данными в сети:

  • Верное определение адресата;
  • Выбор оптимального маршрута;
  • Сохранение целостности данных.

Такие вопросы, конечно, возникают и при работе в небольших локальных сетях, с малым числом абонентов. Но в глобальных масштабах Интернета они могли стать серьезной проблемой. Чтобы избежать потенциальных трудностей и был разработан стек протоколов TCP/IP.

Важным отличием TCP/IP является отсутствие привязки к конкретному виду устройств. Протокол аппаратно независим, и поэтому превосходно подходит для организации взаимодействия между сетевым оборудованием различных производителей, без привязки к их особенностям. На его основе можно подключать друг к другу любые виды сетей и обеспечивать обмен данными между их абонентами (хостами).

Все операторы связи независимо от их уровня и статуса, ежедневно развивают и поддерживают работоспособность глобальной сети, заботясь об оборудовании, протягивая новые магистрали, давая возможность подключиться абонентам в самых отдаленных уголках планеты.