Cum funcționează internetul? Cum lucrează?

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-17 05:39

Cum funcționează internetul? Buna intrebare! Creșterea sa a explodat, iar site-urile.com apar în mod constant la TV, radio și reviste. Deoarece a devenit o parte semnificativă a vieții noastre, este necesar să o înțelegem bine pentru a utiliza acest instrument cât mai eficient. Acest articol explică conceptele și tipurile de internet, infrastructura de bază și tehnologiile care îl fac posibil.

Rețea globală

Internetul este de obicei definit după cum urmează. Este o rețea globală de resurse informatice conectate prin linii de comunicații de în altă performanță și un spațiu de adrese comun. Prin urmare, fiecare dispozitiv conectat la acesta trebuie să aibă un ID unic. Cum este aranjată adresa IP a unui computer? Adresele de Internet IPv4 sunt scrise sub forma nnn.nnn.nnn.nnn, unde nnn este un număr între 0 și 255. Abrevierea IP înseamnă Protocol de Internetworking. Acesta este unul dintre conceptele de bază ale internetului, dar vom vorbi despre asta mai târziu. De exemplu, un computer areID-ul este 1.2.3.4, iar celăl alt este 5.6.7.8.

Dacă vă conectați la Internet printr-un ISP, utilizatorului i se atribuie de obicei o adresă IP temporară pe durata sesiunii de acces la distanță. Dacă conexiunea se face dintr-o rețea locală (LAN), atunci computerul poate avea fie un ID permanent, fie un ID temporar furnizat de un server DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol). În orice caz, dacă computerul este conectat la Internet, atunci acesta are o adresă IP unică.

Program ping

Dacă utilizați sistemul de operare Microsoft Windows sau una dintre variantele Unix, există un program la îndemână care vă permite să vă verificați conexiunea la internet. Se numește ping, probabil după sunetul făcut de vechile sonare submarine. Dacă utilizați Windows, trebuie să lansați o fereastră de prompt de comandă. În cazul unui sistem de operare care este o varietate de Unix, atunci ar trebui să accesați linia de comandă. Dacă tastați, de exemplu, ping www.yahoo.com, programul va trimite un mesaj de solicitare ecou ICMP (Internet Control Message Protocol) către computerul specificat. Aparatul interogat va răspunde. Programul ping numără timpul necesar pentru a returna un răspuns (dacă se întâmplă). De asemenea, dacă introduceți un nume de domeniu (de exemplu, www.yahoo.com), utilitarul va afișa adresa IP a computerului.

Pachete de protocol

Deci, computerul este conectat la rețea și are o adresă unică. Pentru a clarifica pentru „manichini” cum funcționează Internetul, trebuie să înțelegeți cum este un computer„vorbește” cu alte mașini. Să presupunem că adresa IP a dispozitivului utilizatorului este 1.2.3.4 și acesta dorește să trimită un mesaj „Bună, computer 5.6.7.8!” la mașina cu adresa 5.6.7.8. Evident, mesajul trebuie transmis prin orice canal care conectează computerul utilizatorului la Internet. Să presupunem că un mesaj este trimis prin telefon. Este necesar să convertiți textul în semnale electronice, să le transmiteți și apoi să le reprezentați ca text. Cum se realizează acest lucru? Prin utilizarea unui pachet de protocol. Este necesar ca fiecare computer să comunice în rețeaua globală și este de obicei integrat în sistemul de operare. Pachetul se numește TCP/IP din cauza celor 2 protocoale principale de comunicare utilizate în el. Ierarhia TCP/IP este următoarea:

• Stratul de aplicare. Utilizează protocoale specifice pentru WWW, e-mail, FTP etc.
• Stratul protocolului de control al transmisiei. TCP direcționează pachetele către anumite programe folosind un număr de port.
• Stratul protocolului de internet. IP direcționează pachetele către un anumit computer folosind o adresă IP.
• Nivel hardware. Convertește datele binare în semnale de rețea și invers (de exemplu, card de rețea Ethernet, modem etc.).

Dacă urmați calea „Bună, computer 5.6.7.8!” Se va întâmpla așa ceva:

1. Prelucrarea mesajelor începe la nivelul protocolului de la nivelul superior și merge în jos.
2. Dacă mesajul trimis este lung, fiecare nivel prin care acestatrece, îl poate împărți în bucăți mai mici de date. Acest lucru se datorează faptului că informațiile trimise prin Internet (și majoritatea rețelelor de computere) sunt în bucăți gestionabile numite pachete.
3. Pachetele sunt trimise la stratul de transport pentru procesare. Fiecăruia i se atribuie un număr de port. Multe programe sunt capabile să utilizeze pachetul de protocol TCP/IP și să trimită mesaje. Trebuie să știți care de pe computerul de destinație ar trebui să primească mesajul, deoarece va fi ascultat pe un anumit port.
4. În plus, pachetele merg la nivelul IP. Aici fiecare dintre ele primește o adresă 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. Nivelul hardware are grijă ca pachetele care conțin textul mesajului să fie convertite în semnale electronice și transmise prin linia de comunicație.
6. La celăl alt capăt, ISP-ul are o conexiune directă la Internet. Routerul verifică adresa de destinație a fiecărui pachet și determină unde să-l trimită. Adesea, următoarea oprire este un alt router.
7. În cele din urmă, pachetele ajung la computerul 5.6.7.8. Aici, procesarea lor începe de la protocoalele de la nivelul inferior și continuă în sus.
8. Pe măsură ce pachetele traversează niveluri superioare de TCP/IP, ele elimină orice informație de rutare adăugată de computerul expeditor (cum ar fi adresa IP și numărul portului).
9. Când un mesaj ajunge la protocolul de nivel superior, pachetele sunt reasamblate în forma lor originală.

Internet de acasă

Deci, toate cele de mai sus explică modul în care pachetele se deplasează de la un computer la altul prin WAN. Dar ce se întâmplă între ele? Cum funcționează cu adevărat internetul?

Luați în considerare o conexiune fizică prin intermediul rețelei telefonice la un furnizor de servicii de telecomunicații. Acest lucru necesită o explicație a modului în care funcționează un ISP. Furnizorul de servicii creează un grup de modemuri pentru clienții săi. De obicei, este conectat la un computer dedicat care controlează direcția fluxului de date de la modem către coloana vertebrală a Internetului sau un router dedicat. Această configurare poate fi numită un server de port, deoarece gestionează accesul la rețea. De asemenea, colectează informații despre timpul de utilizare, precum și despre cantitatea de date trimise și primite.

După ce pachetele trec prin rețeaua de telefonie și echipamentul local al furnizorului, ele sunt trimise către coloana vertebrală a furnizorului sau partea din lățimea de bandă a acestuia închiriată de acesta. De aici, datele trec de obicei prin mai multe routere și rețele backbone, linii închiriate etc., până când își găsesc destinația - un computer cu adresa 5.6.7.8. Așa funcționează internetul de acasă. Dar ar fi rău dacă utilizatorul ar ști ruta exactă a pachetelor sale prin rețeaua globală? Este posibil.

Traceroute

Când vă conectați la Internet de pe un computer care rulează Microsoft Windows sau o variantă de Unix, este util un alt program la îndemână. Se numește Traceroute și indică calea carepachetele trec, ajungând la o anumită adresă IP. La fel ca ping, trebuie rulat din linia de comandă. Pe Windows, utilizați comanda tracert www.yahoo.com, iar pe Unix, traceroute www.yahoo.com. La fel ca ping, utilitarul vă permite să introduceți adrese IP în loc de nume de domenii. Traceroute va tipări o listă cu toate routerele, computerele și alte entități de internet pe care pachetele trebuie să le traverseze pentru a ajunge la destinație.

Infrastructură

Cum este aranjată din punct de vedere tehnic coloana vertebrală a internetului? Este format din multe rețele mari conectate între ele. Aceste rețele mari sunt cunoscute ca furnizori de servicii de rețea sau NSP. Exemple sunt UUNet, IBM, CerfNet, BBN Planet, PSINet, SprintNet etc. Aceste rețele comunică între ele pentru a face schimb de trafic. Fiecare NSP necesită o conexiune la trei puncte de acces la rețea (NAP). În ele, traficul de pachete se poate muta de la o rețea principală la alta. NSP-urile sunt, de asemenea, conectate prin stațiile de rutare MAE ale orașului. Acestea din urmă îndeplinesc același rol ca NAP, dar sunt proprietate privată. NAP-urile au fost folosite inițial pentru a se conecta la rețeaua globală. Atât MAE, cât și NAP sunt denumite puncte de schimb Internet sau IX. Furnizorii de rețea vând și lățime de bandă rețelelor mici, cum ar fi furnizorii de servicii de internet.

Infrastructura de bază a NSP în sine este o schemă complexă. Majoritatea furnizorilor de rețea publică hărți ale infrastructurii de rețea pe site-urile lor web, care pot fi găsite cu ușurință. Înfățișează realist cumInternetul este configurat, ar fi aproape imposibil datorită dimensiunii, complexității și structurii în continuă schimbare.

Ierarhia de rutare

Pentru a înțelege cum funcționează Internetul, trebuie să înțelegeți cum pachetele găsesc calea potrivită prin rețea. Fiecare PC conectat la rețea știe unde se află alte PC-uri? Sau pachetele sunt doar „traduse” la fiecare mașină de pe Internet? Răspunsul la ambele întrebări este negativ. Nimeni nu știe unde sunt alte computere, iar pachetele nu sunt trimise la toate mașinile în același timp. Informațiile folosite pentru a livra date către destinațiile sale sunt conținute în tabele stocate pe fiecare router conectat la rețea - un alt concept al internetului.

Routerele sunt comutatoare de pachete. De obicei, se conectează între rețele pentru a transmite pachete între ele. Fiecare router știe despre subrețelele sale și ce adrese utilizează. Dispozitivul, de regulă, nu cunoaște adresele IP ale nivelului „superior”. Trunchiurile NSP mari sunt conectate prin NAP-uri. Acestea servesc mai multe subrețele, iar acestea deservesc și mai multe subrețele. În partea de jos sunt rețele locale cu computere conectate.

Când un pachet ajunge la un router, acesta din urmă verifică adresa IP plasată acolo de stratul de protocol IP pe mașina sursă. Apoi tabelul de rutare este verificat. Dacă rețeaua care conține adresa IP este găsită, atunci pachetul este trimis acolo. În caz contrar, urmează ruta implicită, de obicei către următorul router din ierarhia rețelei. Cu speranta ca va sti unde sa trimita coletul. Dacă acest lucru nu se întâmplă, atunci datele vor crește până când vor ajunge la coloana vertebrală NSP. Routerele din amonte conțin cele mai mari tabele de rutare și aici pachetul va fi trimis către coloana vertebrală corectă, unde își va începe călătoria „în jos”.

Nume de domenii și rezoluție adrese

Dar ce se întâmplă dacă nu știți adresa IP a computerului la care doriți să vă conectați? Ce se întâmplă dacă aveți nevoie de acces la un server web numit www.anothercomputer.com? Cum știe browserul unde este acest computer? Răspunsul la toate aceste întrebări este DNS Domain Name Service. Acest concept de internet se referă la o bază de date distribuită care ține evidența numelor computerelor și a adreselor IP corespunzătoare ale acestora.

Multe mașini sunt conectate la baza de date DNS și la software-ul care vă permite să o accesați. Aceste mașini sunt cunoscute ca servere DNS. Acestea nu conțin întreaga bază de date, ci doar un subset al acesteia. Dacă serverul DNS nu are numele de domeniu solicitat de un alt computer, atunci îl redirecționează către alt server.

Serviciul de nume de domeniu este structurat ca o ierarhie similară cu cea a rutării IP. Computerul care solicită rezoluția numelui va fi redirecționat „în sus” în ierarhie până când este găsit 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 dial-up pe Windows), în timpul instalării sunt de obicei specificate serverele DNS primare și unul sau mai multe secundare. Prin urmare,orice aplicație care necesită rezoluție nume de domeniu va putea funcționa normal. De exemplu, atunci când introduceți un nume de domeniu într-un browser, acesta din urmă se conectează la serverul DNS principal. După obținerea adresei IP, aplicația se va conecta apoi la computerul țintă și va solicita pagina web dorită.

Prezentare generală asupra protocoalelor de internet

După cum sa menționat mai devreme în secțiunea despre TCP/IP, există multe protocoale utilizate în WAN. Acestea includ TCP, IP, rutare, controlul accesului media, nivelul de aplicație și așa mai departe. Următoarele secțiuni descriu unele dintre protocoalele mai importante și mai frecvent utilizate. Acest lucru vă va permite să înțelegeți mai bine cum este organizat Internetul și cum funcționează. Protocoalele sunt discutate în ordinea descrescătoare a nivelului lor.

HTTP și World Wide Web

Unul dintre cele mai utilizate servicii de pe Internet este World Wide Web (WWW). Protocolul de nivel de aplicație care activează WAN este Hypertext Transfer Protocol sau HTTP. Nu trebuie confundat cu limbajul de marcare hipertext HTML folosit pentru a scrie pagini web. HTTP este protocolul pe care browserele și serverele îl folosesc pentru a comunica între ele. Este un protocol de nivel de aplicație deoarece este folosit de unele programe pentru a comunica între ele. În acest caz, acestea sunt browsere și servere.

HTTP este un protocol fără conexiune. Clienții (browsere) trimit solicitări către servere pentru elemente web precum pagini și imagini. După serviciul lor, conexiunease stinge. Pentru fiecare solicitare, conexiunea trebuie stabilită din nou.

Majoritatea protocoalelor sunt orientate spre conexiune. Aceasta înseamnă că computerele care comunică între ele comunică prin Internet. Cu toate acestea, HTTP nu este. Înainte ca un client să poată face o solicitare HTTP, serverul trebuie să stabilească o nouă conexiune.

Pentru a înțelege cum funcționează Internetul, trebuie să știți ce se întâmplă 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. Browserul se conectează apoi la server și trimite o solicitare HTTP pentru pagina dorită.
3. Serverul primește cererea și verifică pagina corectă. Daca exista, trimite-l. Dacă serverul nu poate găsi pagina solicitată, trimite un mesaj de eroare HTTP 404. (404 înseamnă Page Not Found, după cum probabil știe oricine care a navigat pe site-uri web).
4. Browserul primește ceea ce este solicitat și conexiunea este închisă.
5. Browserul analizează apoi pagina și caută alte elemente necesare pentru ao finaliza. De obicei, acestea sunt imagini, applet-uri etc.
6. Pentru fiecare element, browserul face conexiuni suplimentare și solicitări HTTP către server.
7. Când toate imaginile, appleturile etc. s-au terminat de încărcat, pagina va fi încărcată complet în fereastra browserului.

Utilizarea clientului Telnet

Telnet este un serviciu de terminale la distanță utilizat pe Internet. Utilizarea sa a scăzut, dar este un instrument util pentru explorarea rețelei globale. Pe 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 HTTP pe măsură ce o introduceți.

În meniul „Conexiune”, selectați elementul „Sistem la distanță”. Apoi, introduceți www.google.com pentru numele de gazdă și 80 pentru port. În mod implicit, serverul web ascultă pe acest port. După ce faceți clic pe Conectare, trebuie să introduceți GET/HTTP/1.0 și să apăsați Enter de două ori.

Aceasta este o cerere HTTP simplă către un server web pentru a obține pagina rădăcină. Utilizatorul ar trebui să îl vadă și apoi va apărea o casetă de dialog care afirmă că conexiunea a fost pierdută. Dacă doriți să salvați pagina preluată, trebuie să activați înregistrarea. Apoi puteți vizualiza pagina web și codul HTML care a fost folosit pentru a o crea.

Majoritatea protocoalelor de Internet care definesc modul în care funcționează Internetul sunt descrise în documente cunoscute sub numele de Solicitare de comentarii sau RFC. Ele pot fi găsite pe Internet. De exemplu, versiunea HTTP 1.0 este descrisă în RFC 1945.

Protocoale de aplicație: SMTP și e-mail

Un alt serviciu de internet utilizat pe scară largă este e-mailul. Utilizează un protocol de nivel de aplicație numit Protocolul de transfer de e-mail simplu sau SMTP. Acesta este, de asemenea, un protocol text, dar spre deosebire de HTTP, SMTP este orientat spre conexiune. În plus, este și mai complex decât HTTP. Există mai multe comenzi și aspecte în SMTP decât în HTTP.

La deschiderea clientului de e-mail pentru citiremesajele de e-mail sunt de obicei astfel:

1. Clientul de e-mail (Lotus Notes, Microsoft Outlook etc.) deschide o conexiune la serverul de e-mail implicit, a cărui adresă IP sau nume de domeniu este de obicei configurat în timpul instalării.
2. Serverul de e-mail trimite întotdeauna primul mesaj pentru a se identifica.
3. Clientul trimite o comandă SMTP HELO, la care primește un răspuns de 250 OK.
4. În funcție de faptul dacă clientul verifică sau trimite e-mailuri etc., comenzile SMTP adecvate sunt trimise către server, astfel încât acesta să poată răspunde în consecință.

Această tranzacție cerere/răspuns va continua până când clientul trimite o comandă QUIT. Serverul își va lua apoi rămas-bun și conexiunea va fi închisă.

Protocol de control al transmisiei

Sub stratul de aplicație din stiva de protocoale se află stratul TCP. Când programele deschid o conexiune la un alt computer, mesajele pe care le trimit sunt trecute în stivă la stratul TCP. Acesta din urmă este responsabil pentru rutarea protocoalelor aplicației către software-ul corespunzător de pe computerul de destinație. Pentru aceasta se folosesc numerele de port. Porturile pot fi considerate canale separate pe fiecare computer. De exemplu, în timp ce citiți e-mailurile, puteți naviga pe web în același timp. Acest lucru se datorează faptului că browserul și clientul de e-mail folosesc numere de porturi diferite. Când un pachet ajunge la un computer și urcă în stiva de protocoale, nivelul TCP determină pe ce program îl primește pachetul.numărul portului.

Numerele de port pentru unele dintre cele mai frecvent utilizate servicii de internet sunt enumerate mai jos:

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

Protocol de transport

TCP funcționează astfel:

• Când stratul TCP primește date de protocol al stratului de aplicație, le împarte în „bucăți” gestionabile și apoi adaugă un antet la fiecare dintre ele cu informații despre numărul portului către care ar trebui trimise datele.
• Când stratul TCP primește un pachet de la un nivel IP inferior, datele antetului sunt eliminate din pachet. Dacă este necesar, acestea pot fi restaurate. Datele sunt apoi trimise către aplicația necesară pe baza numărului portului.

Așa se deplasează mesajele în stiva de protocoale la adresa corectă.

TCP nu este un protocol bazat pe text. Este un serviciu de transfer de octeți de încredere, orientat spre conexiune. Orientat spre conexiune înseamnă că două aplicații care utilizează TCP trebuie să stabilească o conexiune înainte de a face schimb de date. Protocolul de transport este de încredere deoarece pentru fiecare pachet primit, expeditorului i se trimite o confirmare pentru a confirma livrarea. Antetul TCP include, de asemenea, o sumă de control pentru a verifica dacă există erori în datele primite.

Nu există spațiu pentru o adresă IP în antetul protocolului de transport. Acest lucru se datorează faptului că sarcina sa este de a oferi primirea fiabilă a datelor stratului de aplicație. Sarcina de a transfera date între computere este efectuată de IP.

Protocol de internet

BSpre deosebire de TCP, IP este un protocol nesigur, fără conexiune. IP nu-i pasă dacă pachetul ajunge la destinație sau nu. De asemenea, IP nu cunoaște conexiunile și numerele de porturi. Sarcina IP este de a trimite date către alte computere. Pachetele sunt entități independente și pot ajunge în neregulă sau pot să nu ajungă deloc la destinație. Sarcina TCP este să se asigure că datele sunt primite și localizate corect. Singurul lucru pe care IP îl are în comun cu TCP este modul în care primește date și adaugă propriile informații de antet IP la datele TCP.

Datele din stratul de aplicație sunt segmentate la nivelul de protocol de transport și atașate cu un antet TCP. Apoi, pachetul este format la nivel IP, i se adaugă un antet IP și apoi este transmis prin rețeaua globală.

Cum funcționează internetul: cărți

Pentru utilizatorii începători, este disponibilă o literatură extinsă pe acest subiect. Serialul „For Dummies” este popular printre cititori. Cum funcționează Internetul, puteți afla din cărțile „Internet” și „Utilizatori și Internet”. Acestea vă vor ajuta să selectați rapid un furnizor, să vă conectați la rețea, să vă învețe cum să utilizați un browser etc. Pentru începători, cărțile vor fi ghiduri utile pentru rețeaua globală.

Concluzie

Acum ar trebui să fie clar cum funcționează internetul. Dar cât timp va rămâne așa? Versiunea 4 a IP utilizată anterior, care permitea doar 2³² adrese, a fost înlocuită cu IPv6 cu 2^{128 adrese teoretic posibile. Internetul a parcurs un drum lung de la începuturile sale ca proiect de cercetare al Departamentului de Apărare al SUA. Nimeni nu știe ce va deveni. Un lucru este cert: internetul conectează lumea ca niciun alt mecanism. Era Informației este în plină desfășurare și este o mare plăcere să fiu martor la ea.}