Cum funcționează Internetul? Cum funcționează?

Cum funcționează și funcționează Internetul? Întrebare bună! Creșterea sa este similară cu o explozie, iar .com-site-urile sunt menționate în mod constant la televiziune, radio și în reviste. Din moment ce a devenit o parte semnificativă a vieții noastre, este necesar să o înțelegem bine, pentru a putea folosi acest instrument cât mai eficient. Acest articol explică conceptele și tipurile de Internet, infrastructura de bază și tehnologiile care îi asigură funcționarea.

Rețea globală

Definiția internetului oferă, de obicei, următoarele. Aceasta este o rețea globală de resurse informatice conectate prin linii de comunicare de înaltă performanță și un spațiu comun de adrese. Prin urmare, fiecare dispozitiv conectat la acesta trebuie să aibă un identificator unic. Care este adresa IP a computerului? Adresele de Internet IPv4 sunt scrise sub forma nnn.nnn.nnn.nnn, unde nnn este un număr de la 0 la 255. Abrevierea IP reprezintă protocolul de interconectare. Acesta este unul dintre conceptele de bază ale Internetului, dar mai multe despre acest lucru mai târziu. De exemplu, un computer are identificatorul 1.2.3.4, iar celălalt are 5.6.7.8.

Dacă conexiunea la Internet se face prin intermediul unui furnizor, adresa IP temporară este de obicei atribuită utilizatorului pentru durata sesiunii de acces la distanță. Dacă conexiunea este efectuată dintr-o rețea locală (LAN), computerul poate avea atât un identificator permanent, cât și un ID temporar furnizat de serverul DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol). În orice caz, dacă PC-ul este conectat la Internet, acesta are o adresă IP unică.

Programul Ping

Dacă utilizați sistemul de operare Microsoft Windows sau unul dintre variantele Unix, există un program convenabil care vă permite să testați conexiunea la Internet. Se numește ping, probabil, de sunetul pe care sonarii vechi au construit-o pe submarine. Dacă utilizați Windows, trebuie să executați un prompt de comandă. În cazul sistemului de operare, care este un fel de Unix, ar trebui să mergeți la linia de comandă. Dacă introduceți, de exemplu, ping yahoo.com, programul va trimite un mesaj de solicitare Internet Message Message Protocol (ICMP) la computerul specificat. Aparatul respondent va răspunde. Programul ping calculează timpul de răspuns (dacă se întâmplă acest lucru). În plus, dacă introduceți un nume de domeniu (de exemplu, yahoo.com), utilitarul afișează adresa IP a computerului.

Pachete de protocol

Deci, computerul este conectat la rețea și are o adresă unică. Pentru a fi clar și pentru "ceainice", cum funcționează Internetul, este necesar să înțelegeți cum PC-ul "vorbește" cu alte mașini. Să presupunem că adresa IP a utilizatorului este 1.2.3.4 și vrea să trimită un mesaj "Hello, computer 5.6.7.8!" La mașină cu adresa 5.6.7.8. Este evident că mesajul trebuie transmis prin orice canal care conectează PC-ul utilizatorului la Internet. Să spunem că un mesaj este trimis prin telefon. Este necesar să convertiți textul în semnale electronice, să le transmiteți și apoi să le prezentați din nou ca text. Cum se realizează acest lucru? Datorită utilizării pachetului de protocol. Este necesar ca fiecare computer să comunice în rețeaua globală și este de obicei integrat în sistemul de operare. Pachetul este numit TCP / IP din cauza celor 2 principale protocoale de comunicare. Ierarhia TCP / IP este după cum urmează:

• Stratul de aplicație. Aici sunt utilizate protocoalele specifice WWW, e-mail, FTP etc.
• Nivelul protocolului de control al comunicării. TCP trasează pachetele către programe specifice utilizând numărul portului.
• Nivelul protocolului Internet. IP trasează pachetele către un anumit computer utilizând o adresă IP.
• Nivelul hardware. Conversia datelor binare la semnalele de rețea și invers (de exemplu, carte de rețea Ethernet, modem etc.).

Dacă urmați calea mesajului „Hello calculator 5.6.7.8!», Trimis de pe PC-ul unui utilizator la aparatul cu adresa IP 5.6.7.8, este posibil să se înțeleagă modul în care internetul. Va exista ceva de genul:

1. Prelucrarea mesajului începe cu protocolul de nivel superior și se mișcă în jos.
2. În cazul în care mesajul de expediere este lung, fiecare nivel prin care trece el poate împărți în bucăți mai mici de date. Acest lucru se datorează faptului că informațiile trimise prin Internet (și cele mai multe rețele de calculatoare) sunt reprezentate sub formă de piese gestionate, numite pachete.
3. Pachetele sunt trimise spre procesare la nivel de transport. Fiecăruia îi este atribuit un număr de port. Utilizați un pachet de protocoale TCP / IP și trimite mesaje sunt capabile de multe programe. Trebuie să știți care pe computerul țintă ar trebui să primească mesajul, deoarece va asculta un anumit port.
4. Apoi pachetele merg la stratul IP. Aici, fiecare dintre ele primește adresa de destinație (5.6.7.8).
5. Acum că pachetele de mesaje au un număr de port și o adresă IP, sunt gata să fie trimise prin Internet. Stratul hardware are grijă ca pachetele care conțin textul mesajului să fie convertite în semnale electronice și transmise pe linia de comunicație.
6. La celălalt capăt, furnizorul are o conexiune directă la Internet. Router-ul verifică adresa destinației fiecărui pachet și determină unde să-l trimită. Adesea, următoarea oprire este un alt router.
7. În final, pachetele ajung la calculatorul 5.6.7.8. Aici prelucrarea lor începe cu protocoalele nivelului inferior și avansează în sus.
8. Deoarece pachetele trec niveluri mai ridicate de TCP / IP, ele elimină toate informațiile de rutare adăugate de computerul expeditor (de exemplu, adresa IP și numărul portului).
9. Când mesajul atinge protocolul de nivel superior, pachetele sunt colectate în forma lor originală.
   

Internet de acasă

Deci, toate cele de mai sus explică modul în care pachetele sunt mutate de la un computer la altul printr-o rețea globală. Dar ce se întâmplă în gol? Cum funcționează și funcționează Internetul într-adevăr?

Să luăm în considerare conexiunea fizică prin intermediul unei rețele telefonice către furnizorul de servicii de comunicații. Acest lucru necesită o explicație a modului în care ISP este aranjat. Furnizorul de servicii instalează un pool de modem pentru clienți. De obicei, acesta este conectat la un calculator dedicat care controlează direcția fluxului de date de la modem la coloana vertebrală Internet sau ruterul dedicat. Această configurație poate fi numită server de port, deoarece servește accesul la rețea. Colectează, de asemenea, informații despre timpul de utilizare, precum și despre cantitatea de date trimise și primite.

După ce pachetele trec prin rețeaua telefonică și echipamentul local al furnizorului, acestea sunt trimise la coloana vertebrală a furnizorului sau la partea de lățime de bandă pe care o închiriază. Prin urmare, datele parcurg de obicei prin intermediul mai multor routere și rețele de coloane, linii dedicate etc., până când își găsesc destinația - un computer cu adresa 5.6.7.8. Acesta este modul în care este amenajat Internetul de acasă. Dar ar fi rău dacă utilizatorul cunoștea ruta exactă a pachetelor sale în rețeaua globală? Este posibil.

programul traceroute

Când vă conectați la Internet de pe un computer pe o platformă Microsoft Windows sau o versiune Unix, este util un alt program util. Se numește Traceroute și specifică calea care transmite pachetele, ajungând la o adresă IP specifică. Ca și ping, trebuie să fie rulat din linia de comandă. În Windows, ar trebui să utilizați comanda tracert yahoo.com, și în Unix - traceroute yahoo.com. Ca și ping, utilitarul vă permite să introduceți adrese IP în locul numelor de domenii. Traceroute va tipări o listă a tuturor ruterelor, a computerelor și a altor obiecte Internet care trebuie să treacă pachetele pentru a ajunge la destinație.

infrastructură

Cum se configurează tehnic raza internetului? Se compune din numeroase rețele mari conectate una la cealaltă. Aceste rețele mari sunt cunoscute ca furnizori de servicii de rețea sau SNSP-uri. Exemplele sunt UUNet, IBM, CerfNet, BBN Planet, PSINet, SprintNet etc. Aceste rețele interacționează pentru schimbul de trafic. Fiecare furnizor de servicii NSP trebuie să se conecteze la trei puncte de acces la rețea (NAP). În acestea, traficul de pachete poate trece de la o rețea de backbone la alta. SNP-urile sunt, de asemenea, conectate prin stațiile de rutare ale MAE ale orașului. Acestea din urmă îndeplinesc același rol ca și PNA, dar sunt proprietate privată. NAP a fost utilizat pentru conectarea inițială la rețeaua globală. Atât MAE, cât și NAP sunt numite puncte de schimb internet sau IX. Furnizorii de rețele vând și lățime de bandă rețelelor mici, cum ar fi furnizorii ISP.

Infrastructura bazată pe NSP în sine este o schemă complexă. Majoritatea furnizorilor de rețele publică hărți de infrastructură de rețea pe site-urile lor, care pot fi găsite cu ușurință. A reprezenta cu adevărat modul în care este amenajat Internetul ar fi aproape imposibilă din cauza dimensiunii, complexității și structurii sale în continuă schimbare.

Ierarhia rutei

Pentru a înțelege modul în care funcționează Internetul, este necesar să înțelegeți modul în care pachetele găsesc calea cea bună prin rețea. Fiecare PC conectat la rețea știe unde sunt localizate alte computere? Sau sunt pachetele pur și simplu "difuzate" pe fiecare mașină de pe Internet? Răspunsul la ambele întrebări este negativ. Nimeni nu știe unde sunt localizate alte computere, iar pachetele nu sunt trimise la toate mașinile în același timp. Informațiile utilizate pentru a furniza date către destinațiile lor sunt conținute în tabelele stocate pe fiecare router conectat la rețea - un alt concept Internet.

Routerele sunt switch-uri de pachete. Acestea sunt de obicei conectate între rețele pentru a redirecționa pachetele între ele. Fiecare router știe despre subrețele sale și despre adresele pe care le utilizează. Dispozitivul, de regulă, nu cunoaște adresele IP ale nivelului "superior". NSP-backbones mari sunt conectate prin intermediul NAP. Acestea servesc mai multor subrețele și acelea - chiar mai multe subrețele. În partea de jos sunt rețelele locale cu computerele conectate.

Atunci când un pachet ajunge la router, acesta verifică adresa IP plasată acolo de stratul de protocol IP pe aparatul sursă. Apoi este verificată tabelul de rutare. Dacă se găsește rețeaua care conține adresa IP, atunci pachetul este trimis acolo. În caz contrar, urmează traseul implicit, de obicei următorul router din ierarhia de rețea. Cu speranța că va ști unde să trimită pachetul. Dacă nu se întâmplă acest lucru, datele vor merge mai sus până când se ajunge la portbagajul NSP. Routerele de nivel superior conțin cele mai mari tabele de rutare și aici pachetul va fi trimis către trunchiul corect, unde va începe călătoria "în jos".

Numele de domenii și definiția adreselor

Dar dacă nu cunoașteți adresa IP a computerului la care doriți să vă conectați? Ce se întâmplă dacă am nevoie de acces la un server web numit altcomputer.com? Cum știe acest browser unde este localizat acest computer? Răspunsul la toate aceste întrebări este serviciul de nume de domeniu DNS. Acest concept Internet denotă o bază de date distribuită care urmărește numele computerelor și adresele lor IP corespunzătoare.

Multe mașini sunt conectate la o bază de date DNS și la un software care permite accesul la acestea. Aceste mașini sunt cunoscute ca servere DNS. Ele nu conțin întreaga bază de date, ci doar subsetul. Dacă serverul DNS nu are un nume de domeniu solicitat de un alt computer, atunci îl redirecționează către un alt server.

Serviciul Denumire Domeniu este structurat ca o ierarhie similară ierarhiei de rutare IP. Calculatorul care solicită rezoluția numelui va fi redirecționat către ierarhie până când se găsește un server DNS care poate rezolva numele de domeniu din cerere.

Când este configurată o conexiune la Internet (de exemplu, printr-o rețea locală sau printr-o conexiune telefonică în Windows), serverele primare și unul sau mai multe servere DNS secundare sunt de obicei specificate în timpul instalării. Astfel, orice aplicații care necesită rezolvarea numelor de domenii vor putea funcționa în mod normal. De exemplu, atunci când introduceți un nume de domeniu într-un browser, acesta din urmă se conectează la serverul DNS primar. După primirea adresei IP, aplicația se va conecta apoi la computerul țintă și va solicita pagina web necesară.

Prezentare generală a protocoalelor Internet

După cum sa menționat mai devreme în secțiunea despre TCP / IP, multe protocoale sunt utilizate în rețeaua globală. Acestea includ TCP, IP, rutare, controlul accesului, stratul de aplicație etc. Secțiunile următoare descriu unele dintre cele mai importante și adesea folosite. Acest lucru vă va permite să înțelegeți mai bine cum funcționează Internetul și cum funcționează acesta. Protocoalele sunt discutate în ordinea descrescătoare a nivelului lor.

HTTP și World Wide Web

Una dintre serviciile cele mai frecvent utilizate pe Internet este World Wide Web (WWW). Protocolul stratului de aplicație care furnizează lucrul în rețeaua globală este protocolul de transfer de hipertext sau HTTP. Nu ar trebui să fie confundată cu limbajul HTML de marcare hipertext utilizat pentru a scrie pagini web. HTTP este un protocol pe care browserele și serverele le utilizează pentru a comunica între ele. Acesta este un protocol la nivel de aplicație, deoarece este folosit de unele programe pentru a comunica între ele. În acest caz, sunt browsere și servere.

HTTP este un protocol care nu necesită o preinstalare a unei conexiuni. Clienții (browsere) trimit cereri către servere pentru elementele web, cum ar fi paginile și imaginile. După întreținerea lor, conexiunea este deconectată. Pentru fiecare solicitare, trebuie să stabiliți din nou o conexiune.

Cele mai multe protocoale sunt orientate spre conexiune. Aceasta înseamnă că computerele care interacționează între ele comunică prin Internet. Cu toate acestea, HTTP nu este. Înainte ca clientul să poată face o solicitare HTTP, serverul trebuie să stabilească o conexiune nouă.

Pentru a înțelege modul în care funcționează Internetul, trebuie să știți ce se întâmplă atunci când introduceți o adresă URL într-un browser web:

1. Dacă adresa URL conține un nume de domeniu, browserul se conectează mai întâi la serverul de nume de domeniu și obține adresa IP corespunzătoare.
2. Apoi browserul se conectează la server și trimite o cerere HTTP pentru pagina dorită.
3. Serverul primește o solicitare și verifică pagina. Dacă există, o trimite. Dacă serverul nu poate găsi pagina solicitată, acesta trimite un mesaj de eroare HTTP 404. (404 înseamnă „pagina nu a fost găsit“, așa cum, probabil, stie cineva care a vizualiza site-uri web).
4. Browserul primește solicitarea și conexiunea este închisă.
5. Browserul analizează apoi pagina și caută alte elemente necesare pentru completarea acesteia. De obicei, acestea sunt imagini, appleturi și așa mai departe.
6. Pentru fiecare element, browserul face conexiuni suplimentare și cereri HTTP către server.
7. Când descărcarea tuturor imaginilor, appleturilor etc. este finalizată, pagina va fi complet încărcată în fereastra browserului.
   

Utilizarea clientului Telnet

Telnet este un serviciu de terminal la distanță folosit pe Internet. Aplicarea sa a fost redusă, dar este un instrument util pentru studierea rețelei globale. În Windows, programul poate fi găsit în directorul de sistem. După lansare, trebuie să deschideți meniul "Terminal" și să selectați Local Echo în fereastra de setări. Aceasta înseamnă că puteți vedea solicitarea dvs. HTTP atunci când o tastați.

În meniul "Conexiune", selectați "Sistem la distanță". Apoi, introduceți google.com pentru numele gazdei și 80 pentru port. În mod implicit, serverul web ascultă pentru acest port particular. Dacă faceți clic pe Connect, trebuie să introduceți GET / HTTP / 1.0 și faceți dublu clic pe "Enter".

Aceasta este o cerere HTTP simplă către serverul web pentru a obține pagina de root. Utilizatorul ar trebui să o vadă într-o minte și apoi va apărea o casetă de dialog cu un mesaj despre pierderea conexiunii. Dacă doriți să salvați pagina extrasă, ar trebui să activați înregistrarea. Apoi puteți vizualiza pagina Web și codul HTML care a fost utilizat pentru a-l crea.

Cele mai multe protocoale de Internet care determină modul în care este amenajat Internetul sunt descrise în documente cunoscute ca Request for Comments sau RFC. Ele pot fi găsite pe Internet. De exemplu, versiunea HTTP 1.0 este descrisă în RFC 1945.

Protocoale pentru aplicații: SMTP și e-mail

Un alt serviciu de Internet utilizat pe scară largă este e-mail. Utilizează un protocol de aplicație-strat, numit Simple Mail Transfer Protocol sau SMTP. Acesta este, de asemenea, un protocol de tip text, dar spre deosebire de HTTP, SMTP este unul orientat spre conexiune. În plus, este și mai complexă decât HTTP. În comenzile și aspectele SMTP mai mult decât în ​​HTTP.

Când deschideți un client de e-mail pentru a citi un mesaj de poștă electronică, se întâmplă de obicei următoarele:

1. mail client (Lotus Notes, Microsoft Outlook, și așa mai departe. D.) deschide o conexiune la serverul de e-mail implicit, adresa IP sau numele de domeniu este configurat de obicei în timpul instalării.
2. Serverul de mail transmite întotdeauna primul mesaj pentru a se identifica.
3. Clientul trimite comanda HELO SMTP la care este recepționat răspunsul de 250 OK.
4. În funcție de faptul că clientul verifică sau trimite poșta etc., comenzile SMTP corespunzătoare sunt trimise serverului astfel încât să poată răspunde în mod corespunzător.

Această tranzacție a solicitării / răspunsului va continua până când clientul va trimite comanda QUIT. Apoi serverul va spune la revedere și conexiunea va fi închisă.

Protocolul de control al transmisiei

Sub nivelul aplicației din pachetul de protocol este stratul TCP. Când programele deschid o conexiune la alt computer, mesajele pe care le trimit sunt trimise prin stivă la nivelul TCP. Acesta din urmă este responsabil pentru rutarea protocoalelor de aplicație la software-ul corespunzător de pe computerul de destinație. Numerele de port sunt utilizate pentru acest lucru. Porturile pot fi vizualizate ca canale separate pe fiecare calculator. De exemplu, când citești mesajele e-mail în același timp, poți naviga pe web. Acest lucru se datorează faptului că browserul și clientul de poștă electronică utilizează numere de port diferite. Când pachetul sosește pe computer și deschide calea spre stiva protocolului, stratul TCP determină programul care primește pachetul pe baza numărului de port.

Următoarele sunt numerele de port pentru unele dintre serviciile de Internet cele mai frecvent utilizate:

• FTP - 20/21.
• Telnet - 23.
• SMTP - 25.
• HTTP - 80.

Protocolul de transport

TCP funcționează după cum urmează:

• Atunci când stratul TCP primește protocol la nivel de aplicație de date, le împarte în „bucăți“ de gestionat, și apoi la fiecare dintre ele adaugă un antet de informații din numărul portului la care pentru a trimite datele.
• Când stratul TCP primește un pachet de la un nivel IP mai scăzut, datele antetului din pachet sunt șterse. Dacă este necesar, pot fi restaurate. Datele sunt apoi trimise la aplicația dorită pe baza numărului portului.

Deci, mesajele, care se deplasează de-a lungul stiva de protocol, sunt trimise la adresa corectă.

TCP nu este un protocol de tip text. Este un serviciu de transfer de byte fiabil și orientat spre conexiune. Conexiunea orientată înseamnă că două aplicații care utilizează TCP trebuie să stabilească o conexiune înainte de a schimba date. Protocolul de transport este fiabil, deoarece pentru fiecare pachet primit pentru a confirma livrarea, expeditorului i se trimite o confirmare. Antetul TCP include, de asemenea, o sumă de control pentru a verifica erorile din datele primite.

Antetul protocolului de transport nu oferă o locație pentru adresa IP. Acest lucru se datorează faptului că sarcina sa este de a asigura achiziționarea de date fiabile la nivelul aplicațiilor. Sarcina transferului de date între computere se realizează prin IP.

Protocolul de Internet

Spre deosebire de TCP, IP este un protocol fără legătură fără legătură. IP-ul nu-i pasă dacă pachetul ajunge la destinație sau nu. IP, de asemenea, nu știe despre conexiuni și numere de port. O operație IP este de a trimite date către alte computere. Pachetele sunt obiecte independente și nu pot ajunge în ordine sau deloc pentru a atinge scopul. Sarcina TCP este să vă asigurați că datele sosesc și că sunt localizate corect. Singurul lucru pe care IP-ul îl are în comun cu TCP este modul în care obține datele și adaugă propriile informații antet IP la datele TCP.

Datele la nivel de aplicație sunt segmentate la nivelul protocolului de transport și se adaugă un antet TCP. Apoi, pachetul se formează la nivelul IP, se adaugă un antet IP și apoi se transmite pe rețeaua de zonă largă.

Cum funcționează Internetul: cărți

Pentru începători, este disponibilă o literatură amplă despre acest subiect. Popular cu cititorii este seria "For Dummies". Pe măsură ce Internetul este aranjat, este posibil să se învețe din cărți "Internet" și "Utilizatori și Internet". Acestea vă vor ajuta să alegeți rapid un furnizor, să vă conectați la rețea, să învățați cum să utilizați browserul etc. Pentru începători, cărțile vor deveni conducători utili în rețeaua globală.

concluzie

Acum ar trebui să fie clar modul în care este amenajat Internetul. Dar cât timp va rămâne așa? Versiunea 4 utilizată anterior a IP, permițând doar 2³² adresele au fost înlocuite cu IPv6 cu 2¹²⁸ teoretic posibile adrese. Internetul a parcurs un drum lung de la înființarea sa ca un proiect de cercetare al Departamentului Apărării al SUA. Nimeni nu știe ce va deveni. Un lucru este sigur: Internetul unește lumea ca nici un alt mecanism. Vârsta de informare este în plină desfășurare și este o mare plăcere să fii martor al acesteia.