Jak funguje internet? Jak to funguje?

Jak funguje internet a funguje? Dobrá otázka! Jeho růst je podobný výbuchu, a .com-místa jsou neustále zmíněny v televizi, rozhlase a v časopisech. Vzhledem k tomu, že se stala významnou součástí našeho života, je nutné ho dobře pochopit, abychom tento nástroj využili nejefektivněji. Tento článek vysvětluje pojmy a typy internetu, jeho základní infrastrukturu a technologie, které zajišťují jeho fungování.

Globální síť

Definice Internetu obvykle dává následující. Jedná se o globální síť počítačových zdrojů spojených vysoce výkonnými komunikačními linkami a společným adresovým prostorem. Proto musí mít každé zařízení, které je k němu připojeno, jedinečný identifikátor. Jaká je IP adresa počítače? Internetové adresy IPv4 jsou psány ve tvaru nnn.nnn.nnn.nnn, kde nnn je číslo od 0 do 255. IP zkratka znamená protokol pro spolupráci. To je jeden ze základních pojmů internetu, ale o tom později. Například jeden počítač má identifikátor 1.2.3.4 a druhý má 5.6.7.8.

Pokud je připojení k Internetu přes poskytovatele, dočasná adresa IP je obvykle přidělena uživateli po dobu trvání relace vzdáleného přístupu. Pokud je připojení provedeno z lokální sítě (LAN), může mít počítač trvalý identifikátor a dočasný identifikátor poskytovaný serverem DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol). V každém případě, pokud je počítač připojen k Internetu, má jedinečnou adresu IP.

Ping program

Používáte-li operační systém Microsoft Windows nebo jednu z variant Unixu, je zde vhodný program, který umožňuje testovat připojení k Internetu. Říká se to ping, možná podle zvuku, který staré sonary postavily na ponorech. Pokud používáte systém Windows, musíte spustit příkazový řádek. V případě operačního systému, který je jakýmsi Unixem, byste měli jít na příkazový řádek. Pokud zadáte například ping yahoo.com, program pošle požadovanou zprávu protokolu ICMP (Internet Control Message Protocol) do zadaného počítače. Respondent bude reagovat. Program ping vypočítá čas odezvy (pokud k tomu dojde). Navíc pokud zadáte název domény (například yahoo.com), nástroj zobrazí adresu IP počítače.

Balíčky protokolů

Počítač je tedy připojen k síti a má jedinečnou adresu. Aby bylo jasné a pro "čajníky", jak funguje internet, je třeba pochopit, jak počítač "mluví" s ostatními stroji. Předpokládejme, že adresa IP uživatele je 1.2.3.4 a chce odeslat zprávu "Ahoj, počítač 5.6.7.8!" Do počítače s adresou 5.6.7.8. Je zřejmé, že zpráva by měla být přenášena prostřednictvím jakéhokoli kanálu propojujícího počítač uživatele s internetem. Řekněme, že přes telefon je odeslána zpráva. Je nutné převést text na elektronické signály, předat je a pak znovu prezentovat jako text. Jak je to dosaženo? Díky použití balíčku protokolů. Je nutné, aby každý počítač komunikoval v globální síti a je obvykle zabudován do operačního systému. Balíček se nazývá TCP / IP kvůli dvěma hlavním komunikační protokoly. Hierarchie protokolu TCP / IP je následující:

• Aplikační vrstva. Zde se používají protokoly specifické pro WWW, e-mail, FTP apod.
• Úroveň protokolu komunikačního řízení. TCP směruje pakety na specifické programy pomocí čísla portu.
• Úroveň internetového protokolu. IP směruje pakety do určitého počítače pomocí adresy IP.
• Hladina hardwaru. Převede binární data na síťové signály a naopak (například síťová síť Ethernet, modem atd.).

Pokud se budete řídit cestou zprávy "Dobrý den, počítač 5.6.7.8!", Odeslaný z uživatelského počítače do počítače s adresou IP 5.6.7.8, můžete pochopit, jak je internet uspořádán. Bude něco jako:

1. Zpracování zprávy začíná protokolem nejvyšší úrovně a pohybuje se dolů.
2. Pokud je odesílající zpráva dlouhá, každá úroveň, kterou prochází, může rozdělit na menší části dat. To je způsobeno skutečností, že informace odesílané prostřednictvím internetu (a většiny počítačových sítí) jsou reprezentovány ve formě spravovaných částí, nazývaných pakety.
3. Pakety jsou odeslány ke zpracování na úroveň přepravy. Každému z nich je přiřazeno číslo portu. Použití balíčku protokolů TCP / IP a odesílání zpráv jsou schopné mnoha programů. Potřebujete vědět, který z cílových počítačů by měl zprávu dostat, protože bude poslouchat určitý port.
4. Pak pakety přecházejí na vrstvu IP. Každý z nich přijímá cílovou adresu (5.6.7.8).
5. Nyní, když zprávy pakety mají číslo portu a IP adresu, jsou připraveny k odeslání přes internet. Vrstva hardwaru zajišťuje, že pakety obsahující text zprávy jsou převedeny na elektronické signály a přenášeny na komunikační linkě.
6. Na druhém konci má poskytovatel přímé spojení s internetem. Router kontroluje cílovou adresu každého paketu a určuje, kam má odeslat. Často další zastávkou je další směrovač.
7. Nakonec se balíčky dostanou do počítače 5.6.7.8. Zde jejich zpracování začíná protokoly nižší úrovně a postupuje nahoru.
8. Protože pakety procházejí vyššími úrovněmi protokolu TCP / IP, odešlou od nich všechny směrovací informace přidávané odesílajícím počítačem (například adresa IP a číslo portu).
9. Když zpráva dosáhne protokolu nejvyšší úrovně, pakety se shromažďují v původní podobě.
   

Domácí internet

Takže všechny výše uvedené vysvětlují, jak se pakety přesouvají z jednoho počítače do druhého prostřednictvím globální sítě. Ale co se děje v mezeře? Jak funguje internet a opravdu funguje?

Zvažme fyzické spojení prostřednictvím telefonní sítě s poskytovatelem komunikačních služeb. To vyžaduje určité vysvětlení, jak je ISP uspořádán. Poskytovatel služeb nainstaluje pro klienty skupinu modemů. Obvykle je připojen k vyhrazenému počítači, který řídí směr proudění dat z modemu na internetový páteř nebo vyhrazený směrovač. Tato konfigurace může být nazývána portovým serverem, protože slouží k přístupu do sítě. Také shromažďuje informace o době používání a množství odeslaných a přijatých dat.

Poté, co pakety procházejí telefonní sítí a místním zařízením poskytovatele, jsou odesílány na páteř poskytovatele nebo na část jeho šířky pásma, kterou pronajala. Proto data obvykle procházejí několika směrovači a páteřními sítěmi, vyhrazenými linkami apod., Dokud nenajdou svůj cíl - počítač s adresou 5.6.7.8. Takto je uspořádán domácí internet. Ale bylo by špatné, kdyby uživatel znal přesnou trasu svých paketů v globální síti? Je to možné.

Traceroute

Když se připojíte k Internetu z počítače na platformě Microsoft Windows nebo Unixu, je užitečný další užitečný program. Jmenuje se Traceroute a určuje cestu, která předává pakety a dosáhne určité IP adresy. Stejně jako ping, musí být spuštěn z příkazového řádku. V systému Windows byste měli používat příkaz tracert yahoo.com a v systému Unix - traceroute yahoo.com. Stejně jako ping, nástroj vám umožňuje zadat IP adresy namísto názvů domén. Traceroute vytiskne seznam všech směrovačů, počítačů a dalších internetových objektů, které musí předat pakety, aby se dostaly na místo určení.

Infrastruktura

Jak je technická uspořádání internetové chrbtice? Skládá se z mnoha velkých sítí, které jsou navzájem propojené. Tyto velké sítě jsou známé jako poskytovatelé síťových služeb nebo NSP. Příkladem jsou UUNet, IBM, CerfNet, BBN Planet, PSINet, SprintNet atd. Tyto sítě vzájemně spolupracují na výměně provozu. Každý poskytovatel NSP se musí připojit ke třem přístupovým bodům sítě (NAP). V nich může přenos paketů přejít z jedné páteřní sítě do druhé. NSP jsou také propojeny prostřednictvím směrovacích stanic MAE města. Tytéž vykonávají stejnou roli jako NAP, ale jsou v soukromém vlastnictví. Služba NAP byla zpočátku použita k připojení k globální síti. Jak MAE, tak NAP jsou nazývány internetovými výměnnými body nebo IX. Poskytovatelé sítí také prodávají šířku pásma malým sítím, například poskytovatelům ISP.

Samotná infrastruktura NSP je komplexní schéma. Většina poskytovatelů sítí zveřejňuje na svých webových stránkách mapy síťové infrastruktury, které lze snadno najít. Opravdu představit, jak je internet uspořádán, by byl téměř nemožný vzhledem k jeho velikosti, složitosti a neustále se měnící struktuře.

Hierarchie směrování

Abychom pochopili, jak funguje internet, je třeba pochopit otázku, jak balíčky nacházejí správnou cestu v síti. Má každý počítač připojený k síti vědět, kde se nacházejí jiné počítače? Nebo jsou pakety jednoduše "vysílány" na každém počítači na internetu? Odpověď na obě otázky je negativní. Nikdo neví, kde se nacházejí jiné počítače a pakety nejsou odesílány do všech strojů najednou. Informace používané k doručování dat do jejich cílů jsou obsaženy v tabulkách uložených na každém routeru připojeném k síti - jiný internetový koncept.

Směrovače jsou paketové přepínače. Obvykle jsou propojeny mezi sítěmi a přesměrovávají pakety mezi nimi. Každý router ví o svých podsítích a o tom, jaké adresy používají. Zařízení zpravidla nezná IP adresy "horní" úrovně. Velké NSP-backbones jsou připojeny přes NAP. Poskytují několik podsítí a ty - ještě více podsítí. V dolní části jsou lokální sítě s připojenými počítači.

Když paket dorazí na směrovač, druhý pak zkontroluje adresu IP umístěnou v protokolu IP na zdrojovém zařízení. Pak je zkontrolováno směrovací tabulka. Pokud je nalezena síť obsahující adresu IP, pak paket je odeslán. V opačném případě jde o výchozí trasu, obvykle další směrovač v hierarchii sítě. S nadějí, že bude vědět, kam poslat balíček. Pokud k tomu nedojde, data budou vyšší, dokud nebude dosaženo kmene NSP. Routery nejvyšší úrovně obsahují největší směrovací tabulky a tady paket bude poslán do správného kmene, kde začne svou cestu "dolů".

Názvy domén a definice adres

Ale co když neznáte adresu IP počítače, ke kterému se chcete připojit? Co když potřebuji přístup k webovému serveru nazvanému othercomputer.com? Jak prohlížeč ví, kde je tento počítač umístěn? Odpověď na všechny tyto otázky je DNS Domain Name Service. Tento internetový koncept označuje distribuovanou databázi, která sleduje jména počítačů a jejich odpovídající adresy IP.

Mnoho strojů je připojeno k databázi DNS a k softwaru, který k ní umožňuje přístup. Tyto stroje jsou známé jako servery DNS. Neobsahují celou databázi, ale pouze její podmnožinu. Pokud DNS server nemá název domény vyžadovaný jiným počítačem, přesměruje jej na jiný server.

Služba doménového jména je strukturována jako hierarchie podobná hierarchii směrování IP. Počítač, který požaduje rozlišení názvu, bude přesměrován do hierarchie, dokud nebude nalezen server DNS, který může v žádosti vyřešit název domény.

Pokud je nakonfigurováno připojení k Internetu (například přes místní síť nebo prostřednictvím telefonního připojení v systému Windows), primární a jeden nebo více sekundárních serverů DNS jsou obvykle specifikovány během instalace. Takže všechny aplikace, které potřebují vyřešit názvy domén, budou moci fungovat normálně. Například při zadání názvu domény do prohlížeče se tento server připojí k primárnímu serveru DNS. Po obdržení adresy IP se aplikace připojí k cílovému počítači a vyžádá si potřebnou webovou stránku.

Přehled internetových protokolů

Jak bylo uvedeno výše v části TCP / IP, v globální síti se používá mnoho protokolů. Mezi ně patří TCP, IP, směrování, řízení přístupu, aplikační vrstva apod. Následující části popisují některé z nejdůležitějších a často používaných. To vám umožní lépe pochopit, jak funguje internet a jak funguje. Protokoly jsou diskutovány v sestupném pořadí jejich úrovně.

HTTP a World Wide Web

Jednou z nejčastěji používaných služeb na internetu je World Wide Web (WWW). Protokol aplikační vrstvy, který poskytuje práci v globální síti, je protokol přenosu hypertextových zpráv nebo protokol HTTP. Nemělo by být zaměňováno s jazykem HTML pro hypertextové značení, který se používá k psaní webových stránek. HTTP je protokol, který prohlížeče a servery používají k vzájemné komunikaci. Jedná se o protokol na úrovni aplikace, protože je používán některými programy k vzájemné komunikaci. V tomto případě jsou to prohlížeče a servery.

HTTP je protokol, který nevyžaduje předinstalaci připojení. Klienti (prohlížeče) odesílají požadavky na servery pro webové prvky, například stránky a obrázky. Po jejich údržbě je spojení odpojeno. Pro každou žádost musíte znovu provést připojení.

Většina protokolů je orientována na připojení. To znamená, že počítače komunikující s ostatními komunikují přes internet. HTTP však není. Než klient provede požadavek HTTP, musí server vytvořit nové připojení.

Chcete-li pochopit, jak funguje internet, musíte vědět, co se stane při zadání adresy URL do webového prohlížeče:

1. Pokud adresa URL obsahuje název domény, prohlížeč se nejprve připojí k serveru názvů domén a získá příslušnou adresu IP.
2. Poté se prohlížeč připojí k serveru a pošle požadavek stránky na požadavek HTTP.
3. Server obdrží požadavek a stránku kontroluje. Pokud existuje, odešle ji. Pokud server nenajde požadovanou stránku, odešle chybovou zprávu HTTP 404. (404 znamená, že stránka nebyla nalezena, protože pravděpodobně ví někdo, kdo prochází webovými stránkami).
4. Prohlížeč obdrží požadované údaje a spojení je uzavřeno.
5. Prohlížeč poté analyzuje stránku a hledá další prvky potřebné pro její dokončení. Obvykle se jedná o obrázky, aplety a podobně.
6. Pro každý prvek prohlížeč provede další připojení a požadavky HTTP na server.
7. Po dokončení stahování všech obrázků, apletu atd. Bude stránka plně načtena v okně prohlížeče.
   

Použití klienta Telnet

Telnet je služba vzdáleného terminálu používaná na internetu. Jeho aplikace byla snížena, ale je užitečným nástrojem pro studium globální sítě. V systému Windows se program nachází v adresáři systému. Po spuštění je třeba otevřít nabídku "Terminál" a v okně nastavení zvolit možnost Místní ozvěna. To znamená, že při zadávání požadavku HTTP se zobrazí vaše HTTP.

V nabídce "Připojení" vyberte možnost "Vzdálený systém". Potom zadejte google.com pro název hostitele a 80 pro port. Ve výchozím nastavení webový server naslouchá tomuto konkrétnímu portu. Kliknutím na tlačítko Připojit musíte zadejte GET / HTTP / 1.0 a poklepejte na "Enter".

Jedná se o jednoduchý požadavek HTTP na webový server, aby získal svou kořenovou stránku. Uživatel by měl vidět v záběru a poté se zobrazí dialogové okno se zprávou o ztrátě spojení. Pokud chcete uložit extrahovanou stránku, měli byste povolit protokolování. Pak si můžete prohlédnout webovou stránku a kód HTML, který byl použit k vytvoření.

Většina internetových protokolů, které určují, jak je internet uspořádán, jsou popsány v dokumentech známých jako Request for Comments nebo RFC. Mohou být nalezeny na internetu. Například HTTP verze 1.0 je popsána v dokumentu RFC 1945.

Protokoly pro aplikace: SMTP a e-mail

Další široce používanou internetovou službou je e-mail. Používá protokol aplikační vrstvy nazvaný Simple Mail Transfer Protocol nebo SMTP. Jedná se také o textový protokol, ale na rozdíl od HTTP, SMTP je připojení orientované na jeden. Navíc je také složitější než HTTP. V příkazech a aspektech SMTP více než v protokolu HTTP.

Při otevření e-mailového klienta pro čtení e-mailové zprávy se obvykle stávají následující:

1. Poštovní klient (Lotus Notes, Microsoft Outlook atd.) Otevírá připojení k výchozímu poštovnímu serveru, jehož IP adresa nebo název domény jsou obvykle nakonfigurovány během instalace.
2. Poštovní server vždy předá první zprávu a identifikuje ji sama.
3. Klient odešle příkaz HELO SMTP, na který je přijata odpověď 250 OK.
4. V závislosti na tom, zda klient kontroluje nebo odešle poštu atd., Jsou příslušné příkazy SMTP odeslány na server tak, aby mohly odpovídat odpovídajícím způsobem.

Tato transakce žádosti / odpovědi bude pokračovat, dokud klient neodešle příkaz QUIT. Pak se server rozloučí a spojení bude uzavřeno.

Protokol řízení přenosu

Pod aplikační úrovní v balíčku protokolu je TCP vrstva. Když programy otevírají připojení k jinému počítači, odeslané zprávy se odesílají přes zásobník na úroveň TCP. Ten je zodpovědný za směrování aplikačních protokolů do odpovídajícího softwaru na cílovém počítači. Na toto jsou použity čísla portů. Porty lze v každém počítači zobrazit jako samostatné kanály. Například při čtení e-mailů můžete prohlížet web. Důvodem je skutečnost, že prohlížeč a poštovní klient používají různá čísla portů. Když paket přijde do počítače a připraví cestu k zásobníku protokolů, vrstva TCP určuje, který program přijme paket na základě čísla portu.

Níže jsou uvedeny čísla portů pro některé nejčastěji používané internetové služby:

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

Transportní protokol

TCP funguje takto:

• Když se TCP vrstva obdrží protokol dat na úrovni aplikací, rozděluje je do zvládnutelných „kousky“, a pak každý z nich přidává informace záhlaví číslo portu, ke kterému pro odesílání dat.
• Když vrstva TCP přijme paket z nižší úrovně IP, budou odstraněny údaje záhlaví z paketu. V případě potřeby mohou být obnoveny. Data se potom odesílají na požadovanou aplikaci na základě čísla portu.

Takže zprávy, pohybující se podél protokolu zásobníku, jsou odeslány na správnou adresu.

TCP není textový protokol. Jedná se o službu přenosu orientovanou na spojení a spolehlivé byty. Orientace připojení znamená, že dvě aplikace používající protokol TCP musí před výměnou dat vytvořit spojení. Dopravní protokol je spolehlivý, protože pro každý přijatý paket potvrdí doručení, odesílatelovi je zasláno potvrzení. Záhlaví protokolu TCP také obsahuje kontrolní součet pro kontrolu chyb v přijatých datech.

Záhlaví transportního protokolu neposkytuje umístění adresy IP. Důvodem je skutečnost, že jejím úkolem je zajistit spolehlivé získávání dat na aplikační úrovni. Úloha přenosu dat mezi počítači se provádí prostřednictvím protokolu IP.

Internet Protocol

Na rozdíl od TCP, IP je nespolehlivý bezdrátový protokol. IP se nestará o to, zda se paket dostane do cíle, nebo ne. IP také neví o připojení a číslech portů. Úlohou IP je odesílat data do jiných počítačů. Balíčky jsou nezávislé objekty a nemusí se dostat do pořádku nebo vůbec k dosažení cíle. Úkolem TCP je zajistit, aby data přicházela a byla správně umístěna. Jediná věc, kterou IP má společné s protokolem TCP, je, jak získává data a přidává do dat TCP vlastní informace o hlavičce IP.

Údaje na úrovni aplikací jsou segmentovány na úrovni transportního protokolu a k nim je přidána hlavička TCP. Pak je paket tvořen na úrovni IP, přidává se k němu hlavička IP a pak se přenáší přes širokopásmovou síť.

Jak funguje internet: knihy

Pro začátečníky je v této oblasti k dispozici rozsáhlá literatura. Populární u čtenářů je série "For Dummies". Jelikož je internet uspořádán, je možné se naučit z knih "Internet" a "Uživatelé a internet". Pomohou vám rychle vybrat poskytovatele, připojit se k síti, naučit se používat prohlížeč atd. Pro začátečníky se knihy stanou užitečnými dirigenty v globální síti.

Závěr

Nyní by mělo být jasné, jak je internet uspořádán. Ale jak dlouho to bude? Dosavadní verze 4 IP, která umožňuje pouze 2³² Adresy IPv6 byly nahrazeny dvěma¹²⁸ teoreticky možných adres. Internet je od svého vzniku dlouhou cestou jako výzkumný projekt ministerstva obrany USA. Nikdo neví, co se stane. Jedna věc je jistá: Internet spojuje svět jako žádný jiný mechanismus. Informační věk je v plném proudu a být svědkem toho je velkou radostí.