Ako funguje internet? Dobrá otázka! Jeho rast exploduje a stránky.com sa neustále objavujú v televízii, rádiu a časopisoch. Keďže sa stal významnou súčasťou nášho života, je potrebné mu dobre porozumieť, aby sme tento nástroj využívali čo najefektívnejšie. Tento článok vysvetľuje koncepty a typy internetu, jeho základnú infraštruktúru a technológie, ktoré to umožňujú.
Globálna sieť
Internet je zvyčajne definovaný nasledovne. Ide o globálnu sieť počítačových zdrojov prepojených vysokovýkonnými komunikačnými linkami a spoločným adresným priestorom. Preto každé zariadenie, ktoré je k nemu pripojené, musí mať jedinečné ID. Ako je usporiadaná IP adresa počítača? Internetové adresy IPv4 sa zapisujú v tvare nnn.nnn.nnn.nnn, kde nnn je číslo od 0 do 255. Skratka IP znamená Internetworking Protocol. Toto je jeden zo základných pojmov internetu, ale o tom neskôr. Napríklad jeden počítač máID je 1.2.3.4 a druhé je 5.6.7.8.
Ak sa pripájate na internet prostredníctvom ISP, používateľovi je zvyčajne pridelená dočasná IP adresa na dobu trvania relácie vzdialeného prístupu. Ak je pripojenie vytvorené z lokálnej siete (LAN), potom môže mať počítač buď trvalé ID, alebo dočasné ID poskytnuté serverom DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol). V každom prípade, ak je počítač pripojený k internetu, má jedinečnú IP adresu.
Program Ping
Ak používate operačný systém Microsoft Windows alebo niektorú z verzií Unixu, existuje praktický program, ktorý vám umožní skontrolovať vaše internetové pripojenie. Volá sa to ping, pravdepodobne podľa zvuku, ktorý vydávali staré ponorkové sonary. Ak používate systém Windows, musíte spustiť okno príkazového riadka. V prípade operačného systému, ktorý je radom Unixu, by ste mali prejsť na príkazový riadok. Ak zadáte napríklad ping www.yahoo.com, program odošle správu so žiadosťou o odozvu ICMP (Internet Control Message Protocol) do určeného počítača. Vyzvané zariadenie odpovie. Program ping počíta čas potrebný na vrátenie odpovede (ak áno). Ak zadáte názov domény (napríklad www.yahoo.com), nástroj zobrazí IP adresu počítača.
Protokolové balíčky
Počítač je teda pripojený k sieti a má jedinečnú adresu. Aby bolo pre „blbcov“jasné, ako funguje internet, musíte pochopiť, ako PC„hovorí“s inými strojmi. Predpokladajme, že IP adresa zariadenia používateľa je 1.2.3.4 a želá si poslať správu "Ahoj, počítač 5.6.7.8!" do stroja s adresou 5.6.7.8. Je zrejmé, že správa musí byť prenesená cez akýkoľvek kanál spájajúci PC používateľa s internetom. Povedzme, že správa je odoslaná telefonicky. Je potrebné previesť text na elektronické signály, preniesť ich a potom znova prezentovať ako text. Ako sa to dosiahne? Pomocou balíka protokolov. Je nevyhnutné, aby každý počítač komunikoval v globálnej sieti a je zvyčajne zabudovaný v operačnom systéme. Balík sa nazýva TCP / IP kvôli 2 hlavným komunikačným protokolom, ktoré sú v ňom použité. Hierarchia TCP/IP je nasledovná:
- Aplikačná vrstva. Používa protokoly špecifické pre WWW, e-mail, FTP atď.
- Vrstva protokolu riadenia prenosu. TCP smeruje pakety do konkrétnych programov pomocou čísla portu.
- Vrstva internetového protokolu. IP smeruje pakety na konkrétny počítač pomocou IP adresy.
- Hardvérová úroveň. Konvertuje binárne dáta na sieťové signály a naopak (napríklad sieťovú kartu Ethernet, modem atď.).
Ak budete nasledovať cestu "Ahoj, počítač 5.6.7.8!" Stane sa niečo takéto:
- Spracovanie správ začína protokolom najvyššej vrstvy a postupuje smerom nadol.
- Ak je odosielaná správa dlhá, každá úroveň, cez ktorú prechádzaprejde, môže ho rozdeliť na menšie časti údajov. Je to preto, že informácie odosielané cez internet (a väčšinu počítačových sietí) sú v spravovateľných častiach nazývaných pakety.
- Pakety sa odosielajú do transportnej vrstvy na spracovanie. Každému je priradené číslo portu. Mnoho programov dokáže používať balík protokolu TCP/IP a odosielať správy. Musíte vedieť, ktorý počítač na cieľovom počítači by mal prijať správu, pretože bude počúvať na konkrétnom porte.
- Potom pakety prechádzajú na úroveň IP. Tu každý z nich dostane cieľovú adresu (5.6.7.8).
- Teraz, keď majú balíky správ číslo portu a IP adresu, sú pripravené na odoslanie cez internet. Hardvérová úroveň sa stará o to, aby pakety obsahujúce text správy boli prevedené na elektronické signály a prenášané cez komunikačnú linku.
- Na druhom konci má ISP priame pripojenie na internet. Smerovač skontroluje cieľovú adresu každého paketu a určí, kam ho poslať. Ďalšou zastávkou je často ďalší smerovač.
- Nakoniec sa pakety dostanú do počítača 5.6.7.8. Tu ich spracovanie začína od protokolov nižšej vrstvy a postupuje smerom nahor.
- Keď pakety prechádzajú vyššími úrovňami TCP/IP, odstraňujú všetky smerovacie informácie pridané odosielajúcim počítačom (ako je IP adresa a číslo portu).
- Keď správa dosiahne protokol hornej vrstvy, pakety sa znova poskladajú do pôvodnej podoby.
Internet na doma
Všetko uvedené teda vysvetľuje, ako sa pakety presúvajú z jedného počítača do druhého cez WAN. Ale čo sa stane medzi tým? Ako internet naozaj funguje?
Zvážte fyzické pripojenie cez telefónnu sieť k poskytovateľovi telekomunikačných služieb. To si vyžaduje určité vysvetlenie toho, ako ISP funguje. Poskytovateľ služby vytvorí skupinu modemov pre svojich klientov. Zvyčajne je pripojený k vyhradenému počítaču, ktorý riadi smer toku dát z modemu do internetovej chrbtice alebo do vyhradeného smerovača. Toto nastavenie možno nazvať portovým serverom, pretože sa stará o sieťový prístup. Zhromažďuje tiež informácie o čase používania, ako aj o množstve odoslaných a prijatých dát.
Po prejdení paketov cez telefónnu sieť a miestne zariadenie poskytovateľa sú odoslané na chrbticu poskytovateľa alebo na ním prenajatú časť jeho šírky pásma. Odtiaľto dáta väčšinou prechádzajú cez viacero routerov a chrbticových sietí, prenajatých liniek a pod., kým nenájdu svoj cieľ – počítač s adresou 5.6.7.8. Takto funguje domáci internet. Bolo by však zlé, keby používateľ poznal presnú cestu svojich paketov cez globálnu sieť? Je to možné.
Traceroute
Pri pripájaní na internet z počítača so systémom Microsoft Windows alebo variáciou Unixu sa hodí ďalší praktický program. Volá sa Traceroute a označuje cestu, ktorápakety prejdú a dosiahnu konkrétnu IP adresu. Rovnako ako ping, musí byť spustený z príkazového riadku. V systéme Windows použite príkaz tracert www.yahoo.com a v systéme Unix traceroute www.yahoo.com. Podobne ako ping, pomôcka vám umožňuje zadať IP adresy namiesto názvov domén. Traceroute vytlačí zoznam všetkých smerovačov, počítačov a iných internetových entít, ktorými musia pakety prejsť, aby dosiahli svoj cieľ.
Infrastructure
Ako je technicky usporiadaná internetová chrbtica? Pozostáva z mnohých veľkých sietí navzájom prepojených. Tieto veľké siete sú známe ako poskytovatelia sieťových služieb alebo NSP. Príkladmi sú UUNet, IBM, CerfNet, BBN Planet, PSINet, SprintNet atď. Tieto siete medzi sebou komunikujú za účelom výmeny dátového toku. Každý NSP vyžaduje pripojenie k trom sieťovým prístupovým bodom (NAP). V nich sa paketová prevádzka môže presúvať z jednej chrbticovej siete do druhej. NSP sú tiež prepojené cez mestské smerovacie stanice MAE. Tie plnia rovnakú úlohu ako NAP, sú však v súkromnom vlastníctve. NAP sa pôvodne používali na pripojenie ku globálnej sieti. MAE aj NAP sa označujú ako internetové výmenné body alebo IX. Poskytovatelia siete tiež predávajú šírku pásma malým sieťam, ako sú napríklad poskytovatelia internetových služieb.
Základná infraštruktúra samotného NSP je komplexná schéma. Väčšina poskytovateľov sietí zverejňuje na svojich webových stránkach mapy sieťovej infraštruktúry, ktoré možno ľahko nájsť. Reálne zobraziť akoInternet je nastavený, bolo by to takmer nemožné vzhľadom na jeho veľkosť, zložitosť a neustále sa meniacu štruktúru.
Hierarchia smerovania
Ak chcete pochopiť, ako funguje internet, musíte pochopiť, ako si pakety nachádzajú správnu cestu cez sieť. Vie každý počítač pripojený k sieti, kde sa nachádzajú iné počítače? Alebo sú pakety len "preložené" do každého stroja na internete? Odpoveď na obe otázky je negatívna. Nikto nevie, kde sú ostatné počítače, a pakety sa neposielajú na všetky počítače súčasne. Informácie používané na doručovanie údajov do cieľových miest sú obsiahnuté v tabuľkách uložených na každom smerovači pripojenom k sieti – ďalší koncept internetu.
Routery sú prepínače paketov. Zvyčajne sa pripájajú medzi sieťami, aby medzi sebou preposielali pakety. Každý router vie o svojich podsieťach a aké adresy používa. Zariadenie spravidla nepozná IP adresy „vyššej“úrovne. Veľké kanály NSP sú prepojené cez NAP. Obsluhujú niekoľko podsietí a tie obsluhujú ešte viac podsietí. V spodnej časti sú miestne siete s pripojenými počítačmi.
Keď paket dorazí k smerovaču, smerovač skontroluje IP adresu, ktorú tam umiestni vrstva protokolu IP na zdrojovom počítači. Potom sa skontroluje smerovacia tabuľka. Ak sa nájde sieť obsahujúca IP adresu, paket sa odošle tam. V opačnom prípade postupuje podľa predvolenej trasy, zvyčajne k ďalšiemu smerovaču v hierarchii siete. S nádejou, že bude vedieť, kam balík poslať. Ak sa tak nestane, údaje budú stúpať, až kým nedosiahnu chrbticu NSP. Upstream smerovače obsahujú najväčšie smerovacie tabuľky a to je miesto, kde bude paket odoslaný do správnej chrbticovej siete, kde začne svoju „dolnú“cestu.
Názvy domén a rozlíšenie adries
Čo ak však nepoznáte IP adresu počítača, ku ktorému sa chcete pripojiť? Čo ak potrebujete prístup k webovému serveru s názvom www.anothercomputer.com? Ako prehliadač vie, kde sa tento počítač nachádza? Odpoveďou na všetky tieto otázky je DNS Domain Name Service. Tento koncept internetu sa vzťahuje na distribuovanú databázu, ktorá sleduje názvy počítačov a ich zodpovedajúce IP adresy.
Mnoho zariadení je pripojených k databáze DNS a softvéru, ktorý vám umožňuje prístup k nej. Tieto stroje sú známe ako servery DNS. Neobsahujú celú databázu, ale len jej podmnožinu. Ak server DNS nemá názov domény požadovaný iným počítačom, presmeruje ho na iný server.
Služba doménových mien je štruktúrovaná ako hierarchia podobná ako pri smerovaní IP. Počítač požadujúci rozlíšenie názvu bude presmerovaný "hore" v hierarchii, kým sa nenájde server DNS, ktorý dokáže rozlíšiť názov domény v požiadavke.
Keď je nakonfigurované internetové pripojenie (napríklad cez lokálnu sieť alebo cez telefonické pripojenie v systéme Windows), primárny a jeden alebo viac sekundárnych serverov DNS sa zvyčajne špecifikujú počas inštalácie. tedavšetky aplikácie, ktoré vyžadujú preklad názvu domény, budú môcť normálne fungovať. Napríklad, keď zadáte názov domény do prehliadača, prehliadač sa pripojí k primárnemu serveru DNS. Po získaní IP adresy sa aplikácia pripojí k cieľovému počítaču a vyžiada si požadovanú webovú stránku.
Prehľad internetových protokolov
Ako už bolo uvedené vyššie v časti o TCP/IP, v sieti WAN sa používa veľa protokolov. Patria sem TCP, IP, smerovanie, riadenie prístupu k médiám, aplikačná vrstva atď. Nasledujúce časti popisujú niektoré z dôležitejších a bežne používaných protokolov. To vám umožní lepšie pochopiť, ako je internet organizovaný a ako funguje. Protokoly sú diskutované v zostupnom poradí ich úrovne.
HTTP a World Wide Web
Jednou z najpoužívanejších služieb na internete je World Wide Web (WWW). Protokol aplikačnej vrstvy, ktorý umožňuje WAN, je Hypertext Transfer Protocol alebo HTTP. Nemal by sa zamieňať s hypertextovým značkovacím jazykom HTML používaným na písanie webových stránok. HTTP je protokol, ktorý používajú prehliadače a servery na vzájomnú komunikáciu. Je to protokol aplikačnej vrstvy, pretože ho používajú niektoré programy na vzájomnú komunikáciu. V tomto prípade ide o prehliadače a servery.
HTTP je protokol bez pripojenia. Klienti (prehliadače) posielajú serverom požiadavky na prvky webu, ako sú stránky a obrázky. Po ich obsluhe spojenievypnúť. Pri každej požiadavke musí byť spojenie nadviazané znova.
Väčšina protokolov je orientovaná na pripojenie. To znamená, že počítače, ktoré medzi sebou komunikujú, komunikujú cez internet. HTTP však nie je. Skôr ako klient môže zadať požiadavku HTTP, server musí vytvoriť nové pripojenie.
Ak chcete pochopiť, ako funguje internet, musíte vedieť, čo sa stane, keď zadáte adresu URL do webového prehliadača:
- Ak adresa URL obsahuje názov domény, prehliadač sa najskôr pripojí k serveru názvov domény a získa zodpovedajúcu adresu IP.
- Prehliadač sa potom pripojí k serveru a odošle požiadavku HTTP na požadovanú stránku.
- Server prijme požiadavku a skontroluje správnu stránku. Ak existuje, pošlite ho. Ak server nemôže nájsť požadovanú stránku, odošle chybovú správu HTTP 404. (404 znamená Stránka sa nenašla, ako pravdepodobne vie každý, kto si prehliadal webové stránky).
- Prehliadač dostane požadované informácie a spojenie sa uzavrie.
- Prehliadač potom analyzuje stránku a hľadá ďalšie prvky potrebné na jej dokončenie. Zvyčajne sú to obrázky, applety atď.
- Pre každý prvok vytvára prehliadač dodatočné pripojenia a požiadavky HTTP so serverom.
- Po dokončení načítania všetkých obrázkov, apletov atď. sa stránka úplne načíta v okne prehliadača.
Používanie klienta Telnet
Telnet je služba vzdialeného terminálu používaná na internete. Jeho používanie upadlo, ale je to užitočný nástroj na objavovanie globálnej siete. V systéme Windows sa program nachádza v systémovom adresári. Po jeho spustení je potrebné otvoriť ponuku „Terminál“a v okne nastavení vybrať Local Echo. To znamená, že svoju požiadavku HTTP môžete vidieť, keď ju zadávate.
V ponuke „Pripojenie“vyberte položku „Vzdialený systém“. Potom zadajte www.google.com ako názov hostiteľa a 80 ako port. Webový server štandardne počúva na tomto porte. Po kliknutí na Pripojiť musíte zadať GET/HTTP/1.0 a dvakrát stlačiť Enter.
Toto je jednoduchá požiadavka HTTP na webový server na získanie jeho koreňovej stránky. Používateľ by si ho mal pozrieť a potom sa zobrazí dialógové okno s informáciou o strate spojenia. Ak chcete uloženú stránku uložiť, musíte povoliť protokolovanie. Potom môžete zobraziť webovú stránku a kód HTML, ktorý bol použitý na jej vytvorenie.
Väčšina internetových protokolov, ktoré definujú fungovanie internetu, je popísaná v dokumentoch známych ako Request For Comments alebo RFC. Dajú sa nájsť na internete. Napríklad HTTP verzia 1.0 je popísaná v RFC 1945.
Aplikačné protokoly: SMTP a email
Ďalšou široko používanou internetovou službou je e-mail. Používa protokol aplikačnej vrstvy nazývaný Simple Mail Transfer Protocol alebo SMTP. Toto je tiež textový protokol, ale na rozdiel od HTTP je SMTP orientovaný na pripojenie. Okrem toho je tiež zložitejší ako HTTP. V SMTP je viac príkazov a aspektov ako v
Pri otváraní poštového klienta na čítaniee-mailové správy zvyčajne vyzerajú takto:
- Poštový klient (Lotus Notes, Microsoft Outlook atď.) otvorí pripojenie k predvolenému poštovému serveru, ktorého IP adresa alebo názov domény sa zvyčajne nastavuje počas inštalácie.
- Poštový server vždy odošle prvú správu, aby sa identifikoval.
- Klient odošle SMTP príkaz HELO, na ktorý dostane odpoveď 250 OK.
- V závislosti od toho, či klient kontroluje alebo odosiela poštu atď., sa na server odosielajú príslušné príkazy SMTP, aby mohol zodpovedajúcim spôsobom odpovedať.
Táto transakcia požiadavky/odpovede bude pokračovať, kým klient nepošle príkaz QUIT. Server sa potom rozlúči a spojenie sa uzavrie.
Transmission Control Protocol
Pod aplikačnou vrstvou v zásobníku protokolov je vrstva TCP. Keď programy otvoria pripojenie k inému počítaču, správy, ktoré odosielajú, sa prenesú do zásobníka vrstve TCP. Ten je zodpovedný za smerovanie aplikačných protokolov do príslušného softvéru na cieľovom počítači. Na tento účel sa používajú čísla portov. Porty možno považovať za samostatné kanály na každom počítači. Napríklad pri čítaní e-mailov môžete súčasne prehliadať web. Je to spôsobené tým, že prehliadač a poštový klient používajú rôzne čísla portov. Keď paket dorazí do počítača a dostane sa do zásobníka protokolov, vrstva TCP určí, ktorý program prijme paket.číslo portu.
Čísla portov pre niektoré z najbežnejšie používaných internetových služieb sú uvedené nižšie:
- FTP – 20/21.
- Telnet – 23.
- SMTP – 25.
- HTTP – 80.
Dopravný protokol
TCP funguje takto:
- Keď vrstva TCP prijme údaje protokolu aplikačnej vrstvy, rozdelí ich na spravovateľné „diely“a potom ku každému z nich pridá hlavičku s informáciou o čísle portu, na ktorý sa majú údaje odoslať.
- Keď vrstva TCP prijme paket z nižšej vrstvy IP, údaje hlavičky sa z paketu odstránia. V prípade potreby je možné ich obnoviť. Údaje sa potom odošlú do požadovanej aplikácie na základe čísla portu.
Takto sa správy presúvajú v zásobníku protokolov na správnu adresu.
TCP nie je textový protokol. Je to spoľahlivá služba prenosu bajtov orientovaná na spojenie. Orientácia na spojenie znamená, že dve aplikácie používajúce TCP musia pred výmenou údajov vytvoriť spojenie. Prepravný protokol je spoľahlivý, pretože pre každý prijatý paket sa odosielateľovi odošle potvrdenie na potvrdenie doručenia. Hlavička TCP obsahuje aj kontrolný súčet na kontrolu chýb v prijatých údajoch.
V hlavičke transportného protokolu nie je miesto pre IP adresu. Je to spôsobené tým, že jeho úlohou je zabezpečiť spoľahlivý príjem dát aplikačnej vrstvy. Úlohu prenosu údajov medzi počítačmi vykonáva IP.
Internetový protokol
BNa rozdiel od TCP je IP nespoľahlivý protokol bez spojenia. IP sa nestará, či sa paket dostane do cieľa alebo nie. IP tiež nepozná pripojenia a čísla portov. Úlohou IP je odosielanie údajov do iných počítačov. Pakety sú nezávislé entity a môžu prísť mimo poradia alebo sa nemusia dostať do cieľa vôbec. Úlohou TCP je zabezpečiť, aby boli údaje prijaté a správne umiestnené. Jediná vec, ktorú má IP adresa TCP spoločné, je spôsob, akým prijíma údaje a pridáva k údajom TCP svoju vlastnú hlavičku IP.
Údaje aplikačnej vrstvy sú segmentované na vrstve transportného protokolu a sú pridané hlavičkou TCP. Potom sa paket vytvorí na úrovni IP, pridá sa k nemu hlavička IP a potom sa prenesie cez globálnu sieť.
Ako funguje internet: knihy
Pre začínajúcich používateľov je k tejto téme k dispozícii rozsiahla literatúra. Séria "For Dummies" je obľúbená u čitateľov. Ako funguje internet, môžete sa naučiť z kníh „Internet“a „Používatelia a internet“. Pomôžu vám rýchlo vybrať poskytovateľa, pripojiť sa k sieti, naučia vás používať prehliadač atď. Pre začiatočníkov budú knihy užitočným sprievodcom celosvetovou sieťou.
Záver
Teraz by malo byť jasné, ako funguje internet. Ale ako dlho to tak zostane? Predtým používaná verzia 4 IP, ktorá umožňovala iba 232 adries, bola nahradená IPv6 s 2128 adresami, ktoré sú teoreticky možné. Internet prešiel od svojho vzniku ako výskumný projekt Ministerstva obrany USA dlhú cestu. Nikto nevie, čím sa z neho stane. Jedna vec je istá: Internet spája svet ako žiadny iný mechanizmus. Informačný vek je v plnom prúde a je pre nás veľkým potešením byť toho svedkom.
