Kaip veikia internetas? Geras klausimas! Jo augimas sparčiai auga, o.com svetainės nuolat rodomos per televiziją, radiją ir žurnalus. Kadangi tai tapo reikšminga mūsų gyvenimo dalimi, norint efektyviausiai naudoti šią priemonę, būtina ją gerai suprasti. Šiame straipsnyje paaiškinamos interneto sąvokos ir tipai, pagrindinė jo infrastruktūra ir technologijos, kurios tai leidžia.
Visuotinis tinklas
Internetas paprastai apibrėžiamas taip. Tai pasaulinis kompiuterių išteklių tinklas, sujungtas didelio našumo ryšio linijomis ir bendra adresų erdve. Todėl kiekvienas prie jo prijungtas įrenginys turi turėti unikalų ID. Kaip išdėstytas kompiuterio IP adresas? IPv4 interneto adresai rašomi nnn.nnn.nnn.nnn forma, kur nnn yra skaičius nuo 0 iki 255. Santrumpa IP reiškia Internetworking Protocol. Tai viena iš pagrindinių interneto sąvokų, bet apie tai vėliau. Pavyzdžiui, vienas kompiuteris turiID yra 1.2.3.4, o kitas yra 5.6.7.8.
Jei prisijungiate prie interneto per IPT, vartotojui paprastai priskiriamas laikinas IP adresas nuotolinės prieigos seanso laikotarpiui. Jei prisijungiama iš vietinio tinklo (LAN), kompiuteris gali turėti nuolatinį ID arba laikiną ID, kurį suteikia DHCP (dinaminio pagrindinio kompiuterio konfigūracijos protokolo) serveris. Bet kokiu atveju, jei kompiuteris prijungtas prie interneto, jis turi unikalų IP adresą.
Ping programa
Jei naudojate „Microsoft Windows“operacinę sistemą arba vieną iš Unix versijų, yra patogi programa, leidžianti patikrinti interneto ryšį. Jis vadinamas ping, tikriausiai pagal garsą, kurį skleidžia senieji povandeniniai sonarai. Jei naudojate „Windows“, turite paleisti komandų eilutės langą. Jei naudojate įvairią „Unix“operacinę sistemą, turėtumėte eiti į komandinę eilutę. Jei įvesite, pavyzdžiui, ping www.yahoo.com, programa į nurodytą kompiuterį išsiųs ICMP (Internet Control Message Protocol) aido užklausos pranešimą. Apklausos mašina atsakys. Ping programa skaičiuoja laiką, kurio reikia atsakymui grąžinti (jei siunčiama). Be to, jei įvesite domeno pavadinimą (pvz., www.yahoo.com), paslaugų programa parodys kompiuterio IP adresą.
Protokolų paketai
Taigi, kompiuteris prijungtas prie tinklo ir turi unikalų adresą. Kad „manekenams“būtų aišku, kaip veikia internetas, turite suprasti, kaip veikia kompiuteris„kalba“su kitomis mašinomis. Tarkime, kad vartotojo įrenginio IP adresas yra 1.2.3.4 ir jis nori išsiųsti pranešimą "Labas, kompiuteris 5.6.7.8!" į mašiną su adresu 5.6.7.8. Akivaizdu, kad pranešimas turi būti perduodamas bet kuriuo kanalu, jungiančiu vartotojo kompiuterį prie interneto. Tarkime, žinutė siunčiama telefonu. Būtina tekstą paversti elektroniniais signalais, juos perduoti, o po to iš naujo pateikti kaip tekstą. Kaip tai pasiekiama? Naudojant protokolo paketą. Kiekvienam kompiuteriui būtina bendrauti pasauliniame tinkle ir paprastai yra integruota į operacinę sistemą. Paketas vadinamas TCP / IP, nes jame naudojami 2 pagrindiniai ryšio protokolai. TCP/IP hierarchija yra tokia:
- Aplikacijos sluoksnis. Jis naudoja protokolus, būdingus WWW, el. paštui, FTP ir kt.
- Perdavimo valdymo protokolo sluoksnis. TCP nukreipia paketus į konkrečias programas naudodamas prievado numerį.
- Interneto protokolo sluoksnis. IP nukreipia paketus į konkretų kompiuterį naudodamas IP adresą.
- Aparatinės įrangos lygis. Konvertuoja dvejetainius duomenis į tinklo signalus ir atvirkščiai (pvz., Ethernet tinklo plokštė, modemas ir kt.).
Jei pasirinksite „Labas, kompiuteris 5.6.7.8!“Atsitiks kažkas panašaus:
- Pranešimų apdorojimas prasideda nuo viršutinio sluoksnio protokolo ir tęsiasi žemyn.
- Jei siunčiamas pranešimas ilgas, kiekvienas lygis, kuriuo jis siunčiamasleidžia, gali suskaidyti į mažesnes duomenų dalis. Taip yra todėl, kad internetu (ir daugumoje kompiuterių tinklų) siunčiama informacija yra valdomais gabalais, vadinamais paketais.
- Paketai siunčiami į transportavimo sluoksnį apdoroti. Kiekvienam iš jų yra priskirtas prievado numeris. Daugelis programų gali naudoti TCP/IP protokolo paketą ir siųsti pranešimus. Turite žinoti, kuris iš paskirties kompiuterio turėtų gauti pranešimą, nes jis klausys konkrečiame prievade.
- Be to, paketai patenka į IP lygį. Čia kiekvienas iš jų gauna paskirties adresą (5.6.7.8).
- Dabar, kai pranešimų paketai turi prievado numerį ir IP adresą, jie yra paruošti siųsti internetu. Techninės įrangos lygis rūpinasi, kad paketai, kuriuose yra pranešimo tekstas, būtų konvertuojami į elektroninius signalus ir perduodami ryšio linija.
- Kitame gale IPT turi tiesioginį ryšį su internetu. Maršrutizatorius patikrina kiekvieno paketo paskirties adresą ir nustato, kur jį siųsti. Dažnai kita stotelė yra kitas maršrutizatorius.
- Galų gale paketai pasiekia kompiuterį 5.6.7.8. Čia jų apdorojimas prasideda nuo žemesnio sluoksnio protokolų ir juda aukštyn.
- Kai paketai kerta aukštesnius TCP/IP lygius, jie pašalina visą siuntimo kompiuterio pridėtą maršruto informaciją (pvz., IP adresą ir prievado numerį).
- Kai pranešimas pasiekia viršutinio sluoksnio protokolą, paketai vėl surenkami į pradinę formą.
Namų internetas
Taigi visa tai, kas išdėstyta pirmiau, paaiškina, kaip paketai per WAN perkeliami iš vieno kompiuterio į kitą. Bet kas vyksta tarp jų? Kaip iš tikrųjų veikia internetas?
Apsvarstykite galimybę per telefono tinklą fiziškai prisijungti prie telekomunikacijų paslaugų teikėjo. Tam reikia paaiškinti, kaip veikia IPT. Paslaugų teikėjas savo klientams sukuria modemų telkinį. Paprastai jis yra prijungtas prie tam skirto kompiuterio, kuris valdo duomenų srauto kryptį iš modemo į interneto pagrindinį tinklą arba tam skirtą maršrutizatorių. Ši sąranka gali būti vadinama prievado serveriu, nes ji tvarko prieigą prie tinklo. Taip pat renkama informacija apie naudojimo laiką, taip pat išsiųstų ir gautų duomenų kiekį.
Kai paketai praeina per telefono tinklą ir vietinę teikėjo įrangą, jie siunčiami į teikėjo pagrindinį tinklą arba jo nuomojamą pralaidumo dalį. Iš čia duomenys dažniausiai praeina per kelis maršrutizatorius ir magistralinius tinklus, skirtąsias linijas ir pan., kol suranda tikslą – kompiuterį, kurio adresas 5.6.7.8. Taip veikia namų internetas. Bet ar būtų blogai, jei vartotojas žinotų tikslų savo paketų maršrutą per pasaulinį tinklą? Tai įmanoma.
Traceroute
Kai prisijungiate prie interneto iš kompiuterio, kuriame veikia Microsoft Windows arba Unix variantas, pravers kita patogi programa. Jis vadinamas Traceroute ir nurodo keliąpaketai praeina, pasiekiant konkretų IP adresą. Kaip ir ping, jis turi būti paleistas iš komandinės eilutės. Sistemoje Windows naudokite komandą tracert www.yahoo.com, o Unix sistemoje – traceroute www.yahoo.com. Kaip ir ping, programa leidžia įvesti IP adresus, o ne domenų vardus. „Traceroute“išspausdins visų maršrutizatorių, kompiuterių ir kitų interneto objektų, kuriuos paketai turi pereiti, kad pasiektų paskirties vietą, sąrašą.
Infrastruktūra
Kaip techniškai sutvarkytas interneto stuburas? Jį sudaro daugybė didelių tinklų, sujungtų vienas su kitu. Šie dideli tinklai yra žinomi kaip tinklo paslaugų teikėjai arba NSP. Pavyzdžiai yra UUNet, IBM, CerfNet, BBN Planet, PSINet, SprintNet ir kt. Šie tinklai bendrauja tarpusavyje, kad keistųsi srautu. Kiekvienam NSP reikalingas ryšys su trimis tinklo prieigos taškais (NAP). Juose paketų srautas gali pereiti iš vieno magistralinio tinklo į kitą. NSP taip pat prijungiami per miesto MAE maršruto stotis. Pastarieji atlieka tą patį vaidmenį kaip ir NAP, tačiau yra privatūs. NAP iš pradžių buvo naudojami prisijungti prie pasaulinio tinklo. Tiek MAE, tiek NAP yra vadinami interneto mainų taškais arba IX. Tinklo tiekėjai taip pat parduoda pralaidumą mažiems tinklams, pvz., IPT.
Pagrindinė NŠP infrastruktūra yra sudėtinga schema. Daugelis tinklo paslaugų teikėjų savo svetainėse skelbia tinklo infrastruktūros žemėlapius, kuriuos galima lengvai rasti. Realiai pavaizduoti kaipInternetas yra sukurtas, tai būtų beveik neįmanoma dėl jo dydžio, sudėtingumo ir nuolat kintančios struktūros.
Maršruto parinkimo hierarchija
Norėdami suprasti, kaip veikia internetas, turite suprasti, kaip paketai randa tinkamą kelią tinkle. Ar kiekvienas prie tinklo prijungtas kompiuteris žino, kur yra kiti kompiuteriai? O gal paketai tiesiog „išverčiami“į kiekvieną mašiną internete? Atsakymas į abu klausimus yra neigiamas. Niekas nežino, kur yra kiti kompiuteriai, o paketai nesiunčiami į visas mašinas vienu metu. Informacija, naudojama duomenims pristatyti į paskirties vietas, yra lentelėse, saugomose kiekviename prie tinklo prijungtame maršrutizatoriuje – dar viena interneto koncepcija.
Maršrutizatoriai yra paketų jungikliai. Paprastai jie jungiasi tarp tinklų, kad persiųstų paketus tarp jų. Kiekvienas maršrutizatorius žino apie savo potinklius ir kokius adresus jie naudoja. Įrenginys, kaip taisyklė, nežino „viršutinio“lygio IP adresų. Didelės NSP magistralės yra sujungtos per NAP. Jie aptarnauja kelis potinklius, o tie – dar daugiau potinklių. Apačioje yra vietiniai tinklai su prijungtais kompiuteriais.
Kai paketas patenka į maršrutizatorių, pastarasis patikrina IP adresą, kurį ten patalpino š altinio įrenginio IP protokolo sluoksnis. Tada patikrinama maršruto lentelė. Jei randamas tinklas, kuriame yra IP adresas, paketas siunčiamas ten. Kitu atveju jis eina numatytuoju maršrutu, paprastai iki kito tinklo hierarchijos maršrutizatoriaus. Su viltimi, kad jis žinos, kur siųsti paketą. Jei taip neatsitiks, duomenys didės, kol pasieks NSP pagrindinį tinklą. Prieš srovę nukreiptuose maršrutizatoriuose yra didžiausios maršruto parinkimo lentelės ir čia paketas bus siunčiamas į tinkamą pagrindą, kur jis pradės kelionę žemyn.
Domenų vardai ir adresų skyra
Bet ką daryti, jei nežinote kompiuterio, prie kurio norite prisijungti, IP adreso? Ką daryti, jei jums reikia prieigos prie žiniatinklio serverio, vadinamo www.anothercomputer.com? Kaip naršyklė žino, kur yra šis kompiuteris? Atsakymas į visus šiuos klausimus yra DNS domeno vardo paslauga. Ši interneto sąvoka reiškia paskirstytą duomenų bazę, kuri saugo kompiuterių pavadinimus ir atitinkamus IP adresus.
Daugelis įrenginių yra prijungti prie DNS duomenų bazės ir programinės įrangos, leidžiančios ją pasiekti. Šios mašinos yra žinomos kaip DNS serveriai. Juose nėra visos duomenų bazės, o tik jos poaibis. Jei DNS serveris neturi domeno pavadinimo, kurio prašo kitas kompiuteris, jis peradresuoja jį į kitą serverį.
Domeno vardų paslauga sukurta kaip hierarchija, panaši į IP maršruto parinkimo hierarchiją. Kompiuteris, prašantis pavadinimo nustatymo, bus peradresuojamas „aukštyn“hierarchijoje, kol bus rastas DNS serveris, galintis išspręsti užklausoje pateiktą domeno pavadinimą.
Kai sukonfigūruojamas interneto ryšys (pavyzdžiui, per vietinį tinklą arba per telefono ryšį sistemoje Windows), diegimo metu paprastai nurodomas pirminis ir vienas ar daugiau antrinių DNS serverių. Taigi,Visos programos, kurioms reikia domeno vardo skyros, veiks normaliai. Pavyzdžiui, įvedus domeno pavadinimą naršyklėje, pastaroji prisijungia prie pirminio DNS serverio. Gavusi IP adresą, programa prisijungs prie tikslinio kompiuterio ir paprašys norimo tinklalapio.
Interneto protokolų apžvalga
Kaip minėta TCP/IP skyriuje, WAN naudojama daug protokolų. Tai apima TCP, IP, maršruto parinkimą, medijos prieigos kontrolę, taikomųjų programų lygmenį ir tt Tolesniuose skyriuose aprašomi kai kurie svarbesni ir dažniausiai naudojami protokolai. Tai leis geriau suprasti, kaip internetas sutvarkytas ir kaip jis veikia. Protokolai aptariami mažėjančia tvarka pagal jų lygį.
HTTP ir pasaulinis žiniatinklis
Viena iš dažniausiai naudojamų paslaugų internete yra World Wide Web (WWW). Taikomojo lygmens protokolas, įgalinantis WAN, yra hiperteksto perdavimo protokolas arba HTTP. Jos nereikėtų painioti su HTML hiperteksto žymėjimo kalba, naudojama tinklalapiams rašyti. HTTP yra protokolas, kurį naršyklės ir serveriai naudoja bendrauti tarpusavyje. Tai yra taikomojo lygmens protokolas, nes kai kurios programos jį naudoja bendraudamos tarpusavyje. Šiuo atveju tai yra naršyklės ir serveriai.
HTTP yra be ryšio protokolas. Klientai (naršyklės) siunčia serveriams žiniatinklio elementų, tokių kaip puslapiai ir vaizdai, užklausas. Po jų aptarnavimo, ryšysIšsijungia. Kiekvienai užklausai ryšys turi būti užmegztas iš naujo.
Dauguma protokolų yra orientuoti į ryšį. Tai reiškia, kad kompiuteriai, kurie bendrauja tarpusavyje, bendrauja internetu. Tačiau HTTP nėra. Kad klientas galėtų pateikti HTTP užklausą, serveris turi užmegzti naują ryšį.
Norėdami suprasti, kaip veikia internetas, turite žinoti, kas nutinka, kai įvedate URL į žiniatinklio naršyklę:
- Jei URL yra domeno pavadinimas, naršyklė pirmiausia prisijungia prie domeno vardų serverio ir gauna atitinkamą IP adresą.
- Tada naršyklė prisijungia prie serverio ir išsiunčia HTTP užklausą norimam puslapiui.
- Serveris gauna užklausą ir patikrina teisingą puslapį. Jei yra, atsiųsk. Jei serveris negali rasti pageidaujamo puslapio, jis išsiunčia HTTP 404 klaidos pranešimą. (404 reiškia Puslapis nerastas, kaip tikriausiai žino visi, kurie naršė svetaines).
- Naršyklė gauna tai, ko prašoma, ir ryšys nutraukiamas.
- Tada naršyklė analizuoja puslapį ir ieško kitų elementų, reikalingų jam užbaigti. Paprastai tai yra vaizdai, programėlės ir kt.
- Kiekvienam elementui naršyklė sukuria papildomus ryšius ir HTTP užklausas prie serverio.
- Kai visi vaizdai, programėlės ir pan. bus įkelti, puslapis bus visiškai įkeltas naršyklės lange.
Telnet kliento naudojimas
Telnet yra nuotolinio terminalo paslauga, naudojama internete. Jo naudojimas sumažėjo, tačiau jis yra naudingas įrankis tyrinėjant pasaulinį tinklą. „Windows“sistemoje programą galima rasti sistemos kataloge. Ją paleidus, reikia atidaryti meniu „Terminalas“ir nustatymų lange pasirinkti „Local Echo“. Tai reiškia, kad įvedę HTTP užklausą galite matyti ją.
Meniu „Ryšys“pasirinkite elementą „Nuotolinė sistema“. Tada įveskite www.google.com prieglobos serverio pavadinimui ir 80 prievadui. Pagal numatytuosius nustatymus žiniatinklio serveris klausosi šio prievado. Spustelėję Prisijungti, turite įvesti GET/HTTP/1.0 ir du kartus paspausti Enter.
Tai paprasta HTTP užklausa žiniatinklio serveriui, norint gauti pagrindinį puslapį. Vartotojas turėtų jį pamatyti, tada pasirodys dialogo langas, nurodantis, kad ryšys nutrūko. Jei norite išsaugoti gautą puslapį, turite įjungti registravimą. Tada galėsite peržiūrėti tinklalapį ir HTML, kuris buvo naudojamas jam sukurti.
Dauguma interneto protokolų, apibrėžiančių, kaip internetas veikia, aprašyti dokumentuose, vadinamuose komentarų užklausomis arba RFC. Jų galima rasti internete. Pavyzdžiui, HTTP 1.0 versija aprašyta RFC 1945.
Programų protokolai: SMTP ir el. paštas
Kita plačiai naudojama interneto paslauga yra el. Jis naudoja programos lygmens protokolą, vadinamą paprastu pašto siuntimo protokolu arba SMTP. Tai taip pat yra tekstinis protokolas, tačiau skirtingai nuo HTTP, SMTP yra orientuotas į ryšį. Be to, jis taip pat yra sudėtingesnis nei HTTP. SMTP komandų ir aspektų yra daugiau nei
Kai atidaroma pašto programa skaitytiel. pašto žinutės paprastai būna taip:
- Pašto klientas (Lotus Notes, Microsoft Outlook ir kt.) atidaro ryšį su numatytuoju pašto serveriu, kurio IP adresas arba domeno pavadinimas paprastai sukonfigūruojamas diegiant.
- Pašto serveris visada siunčia pirmąjį pranešimą, norėdamas identifikuoti save.
- Klientas siunčia SMTP HELO komandą, į kurią gauna 250 OK atsakymą.
- Priklausomai nuo to, ar klientas tikrina ar siunčia laiškus ir pan., serveriui siunčiamos atitinkamos SMTP komandos, kad jis galėtų atitinkamai atsakyti.
Ši užklausos/atsakymo operacija tęsis tol, kol klientas išsiųs komandą UŽDARYTI. Tada serveris atsisveikins ir ryšys bus nutrauktas.
Perdavimo valdymo protokolas
Po programos sluoksniu protokolų krūvoje yra TCP sluoksnis. Kai programos atidaro ryšį su kitu kompiuteriu, jų siunčiami pranešimai perduodami į TCP sluoksnį. Pastarasis yra atsakingas už taikomųjų programų protokolų nukreipimą į atitinkamą programinę įrangą paskirties kompiuteryje. Tam naudojami prievadų numeriai. Prievadai gali būti laikomi atskirais kanalais kiekviename kompiuteryje. Pavyzdžiui, skaitydami el. laišką galite tuo pačiu metu naršyti internete. Taip yra todėl, kad naršyklė ir pašto klientas naudoja skirtingus prievadų numerius. Kai paketas atkeliauja į kompiuterį ir patenka į protokolų krūvą, TCP sluoksnis nustato, kuri programa gauna paketą.prievado numeris.
Kai kurių dažniausiai naudojamų interneto paslaugų prievadų numeriai pateikiami toliau:
- FTP – 20/21.
- Telnet – 23.
- SMTP – 25.
- HTTP – 80.
Transporto protokolas
TCP veikia taip:
- Kai TCP sluoksnis gauna programos lygmens protokolo duomenis, jis padalija juos į valdomus „gabalus“, o po to prie kiekvieno iš jų prideda antraštę su informacija apie prievado numerį, į kurį turėtų būti siunčiami duomenys.
- Kai TCP sluoksnis gauna paketą iš žemesnio IP sluoksnio, antraštės duomenys pašalinami iš paketo. Jei reikia, juos galima atkurti. Tada duomenys siunčiami į reikiamą programą pagal prievado numerį.
Štai kaip pranešimai keliauja protokolų krūva į teisingą adresą.
TCP nėra teksto protokolas. Tai į ryšį orientuota, patikima baitų perdavimo paslauga. Orientuota į ryšį reiškia, kad dvi TCP naudojančios programos turi užmegzti ryšį prieš keisdamosi duomenimis. Transportavimo protokolas yra patikimas, nes už kiekvieną gautą paketą siuntėjui siunčiamas patvirtinimas, kad jis buvo pristatytas. TCP antraštėje taip pat yra kontrolinė suma, skirta patikrinti, ar gautuose duomenyse nėra klaidų.
Transporto protokolo antraštėje nėra vietos IP adresui. Taip yra dėl to, kad jos užduotis yra užtikrinti patikimą taikomojo lygio duomenų gavimą. Duomenų perdavimo tarp kompiuterių užduotį atlieka IP.
Interneto protokolas
BSkirtingai nuo TCP, IP yra nepatikimas, be ryšio protokolas. IP nesvarbu, ar paketas patenka į paskirties vietą, ar ne. IP taip pat nežino jungčių ir prievadų numerių. IP užduotis yra siųsti duomenis į kitus kompiuterius. Paketai yra nepriklausomi subjektai ir gali atvykti netvarkingai arba iš viso nepasiekti paskirties vietos. TCP užduotis yra užtikrinti, kad duomenys būtų gauti ir tinkamai išdėstyti. Vienintelis IP bendras dalykas su TCP yra tai, kaip jis gauna duomenis ir prideda savo IP antraštės informaciją prie TCP duomenų.
Programos lygmens duomenys segmentuojami transportavimo protokolo lygmenyje ir pridedami prie TCP antraštės. Tada paketas formuojamas IP lygiu, prie jo pridedama IP antraštė, o tada jis perduodamas pasauliniu tinklu.
Kaip veikia internetas: knygos
Pradedantiesiems naudotojams šia tema yra daug literatūros. Serialas „For Dummies“yra populiarus tarp skaitytojų. Kaip veikia internetas, galite sužinoti iš knygų „Internetas“ir „Vartotojai ir internetas“. Jie padės greitai pasirinkti teikėją, prisijungti prie tinklo, išmokyti naudotis naršykle ir pan. Pradedantiesiems knygos bus naudingi pasaulinio tinklo vadovai.
Išvada
Dabar turėtų būti aišku, kaip veikia internetas. Bet kiek ilgai taip išliks? Anksčiau naudota 4 IP versija, kuri leido tik 232 adresus, buvo pakeista IPv6 su 2128 teoriškai įmanomais adresais. Internetas nuėjo ilgą kelią nuo tada, kai buvo įkurtas kaip JAV Gynybos departamento tyrimų projektas. Niekas nežino, kuo jis taps. Viena aišku: internetas sujungia pasaulį kaip joks kitas mechanizmas. Informacijos amžius įsibėgėja ir labai malonu būti jo liudininku.
