Интернет - это сеть сетей. Он работает, используя технику, называемую коммутацией пакетов, и полагаясь на стандартные сетевые протоколы, которые могут интерпретировать все компьютеры.
Что такое Интернет?
Прежде чем мы рассмотрим, что такое Интернет, мы должны определить, что такое «сеть». Сеть - это группа подключенных компьютеров, которые могут отправлять данные друг другу. Компьютерная сеть во многом похожа на социальный круг, который представляет собой группу людей, которые все знают друг друга, регулярно обмениваются информацией и совместно координируют свою деятельность.
Интернет - это обширное разрастающееся собрание сетей, которые соединяются друг с другом. В самом деле, слово «Интернет», можно сказать, пришли из этой концепции: интер подсоединенных чистых работ.
Поскольку компьютеры подключаются друг к другу в сетях, и все эти сети также подключаются друг к другу, один компьютер может общаться с другим компьютером в удаленной сети благодаря Интернету. Это позволяет быстро обмениваться информацией между компьютерами по всему миру.
Компьютеры подключаются друг к другу и к Интернету с помощью проводов, кабелей, радиоволн и других типов сетевой инфраструктуры. Все данные, отправляемые через Интернет, преобразуются в световые или электрические импульсы, также называемые «битами», а затем интерпретируются принимающим компьютером. Провода, кабели и радиоволны проводят эти биты со скоростью света. Чем больше битов может пройти по этим проводам и кабелям одновременно, тем быстрее работает Интернет.
Что такое распределенная сеть и почему эта концепция важна для Интернета?
Нет центра управления Интернетом. Напротив, это распределенная сетевая система, то есть она не зависит от какой-либо отдельной машины. Любой компьютер или оборудование, которое может отправлять и получать данные правильным образом (например, используя правильные сетевые протоколы), может быть частью Интернета.
Распределенный характер Интернета делает его устойчивым. Компьютеры, серверы и другое сетевое оборудование постоянно подключаются к Интернету и отключаются от него, не влияя на работу Интернета - в отличие от компьютера, который может вообще не работать, если у него отсутствует какой-либо компонент. Это применимо даже в больших масштабах: если сервер, весь центр обработки данных или целый регион центров обработки данных выйдет из строя, остальная часть Интернета все еще может работать (хотя и медленнее).
Как устроен интернет?
Существуют две основные концепции, лежащие в основе функционирования Интернета: пакеты и протоколы.
Пакеты
В сети пакет - это небольшой сегмент большего сообщения. Каждый пакет содержит как данные, так и информацию об этих данных. Информация о содержимом пакета известна как «заголовок» и идет в начале пакета, чтобы принимающая машина знала, что делать с пакетом. Чтобы понять назначение заголовка пакета, подумайте о том, как некоторые потребительские товары поставляются с инструкциями по сборке.
Когда данные отправляются через Интернет, они сначала разбиваются на более мелкие пакеты, которые затем преобразуются в биты. Пакеты направляются к месту назначения различными сетевыми устройствами, такими как маршрутизаторы и коммутаторы. Когда пакеты прибывают в место назначения, принимающее устройство повторно собирает пакеты по порядку и затем может использовать или отображать данные.
Сравните этот процесс с тем, как была построена Статуя Свободы в Соединенных Штатах. Статуя Свободы была спроектирована и построена во Франции. Однако он был слишком велик, чтобы поместиться на корабле, поэтому его отправили в Соединенные Штаты по частям вместе с инструкциями о том, где находится каждая часть. Рабочие, получившие экспонаты, собрали из них статую, которая стоит сегодня в Нью-Йорке.
Хотя для Статуи Свободы это заняло много времени, отправка цифровой информации небольшими частями происходит очень быстро через Интернет. Например, фотография Статуи Свободы, хранящаяся на веб-сервере, может путешествовать по миру по одному пакету за раз и загружаться на чей-то компьютер за миллисекунды.
Пакеты отправляются через Интернет с использованием метода, называемого коммутацией пакетов. Промежуточные маршрутизаторы и коммутаторы могут обрабатывать пакеты независимо друг от друга, без учета их источника или назначения. Это сделано специально, чтобы ни одно соединение не было доминирующим в сети. Если данные передавались между компьютерами одновременно без коммутации пакетов, соединение между двумя компьютерами могло занимать несколько кабелей, маршрутизаторов и коммутаторов в течение нескольких минут. По сути, только два человека смогут пользоваться Интернетом одновременно - вместо почти неограниченного количества людей, как в действительности.
Протоколы
Соединение двух компьютеров, оба из которых могут использовать разное оборудование и работать с разным программным обеспечением, - одна из основных задач, которые пришлось решить создателям Интернета. Это требует использования методов коммуникации, понятных для всех подключенных компьютеров, так же как двум людям, выросшим в разных частях света, возможно, потребуется говорить на одном языке, чтобы понимать друг друга.
Эта проблема решается с помощью стандартизованных протоколов.
В сети протокол - это стандартизированный способ выполнения определенных действий и форматирования данных, позволяющий двум или более устройствам обмениваться данными и понимать друг друга.
Существуют протоколы для отправки пакетов между устройствами в одной сети (Ethernet), для отправки пакетов из сети в сеть ( IP ), для обеспечения успешной доставки этих пакетов по порядку ( TCP ) и для форматирования данных для веб-сайтов и приложений ( HTTP ).. Помимо этих основных протоколов, существуют также протоколы маршрутизации, тестирования и шифрования. И есть альтернативы перечисленным выше протоколам для разных типов контента - например, для потокового видео часто используется UDP вместо TCP.
Поскольку все подключенные к Интернету компьютеры и другие устройства могут интерпретировать и понимать эти протоколы, Интернет работает независимо от того, кто или что к нему подключается.
Какая физическая инфраструктура обеспечивает работу Интернета?
Множество различных видов оборудования и инфраструктуры используются для того, чтобы Интернет работал для всех. Некоторые из наиболее важных типов включают следующее:
Маршрутизаторы пересылают пакеты в разные компьютерные сети в зависимости от места назначения. Маршрутизаторы похожи на гаишников Интернета, следящих за тем, чтобы Интернет-трафик попадал в нужные сети.
Коммутаторы подключают устройства, которые совместно используют одну сеть. Они используют коммутацию пакетов для пересылки пакетов на правильные устройства. Они также получают исходящие пакеты от этих устройств и передают их в нужное место назначения.
Веб-серверы - это специализированные мощные компьютеры, которые хранят и обслуживают контент (веб-страницы, изображения, видео) для пользователей в дополнение к размещению приложений и баз данных. Серверы также отвечают на запросы DNS и выполняют другие важные задачи, чтобы поддерживать работоспособность Интернета. Большинство серверов хранятся в крупных центрах обработки данных, расположенных по всему миру.
Как эти концепции соотносятся с веб-сайтами и приложениями, к которым пользователи получают доступ через Интернет?
Прочтите эту статью. Для того, чтобы вы его увидели, он рассылался по Интернету по частям в виде нескольких тысяч пакетов данных. Эти пакеты передавались по кабелям и радиоволнам, а также через маршрутизаторы и коммутаторы с нашего веб-сервера на ваш компьютер или устройство. Ваш компьютер или смартфон получил эти пакеты и передал их браузеру вашего устройства, а ваш браузер интерпретировал данные в пакетах, чтобы отобразить текст, который вы сейчас читаете.
Конкретные этапы этого процесса:
DNS-запрос: когда ваш браузер начал загружать эту веб-страницу, он, скорее всего, сначала сделал DNS-запрос, чтобы узнать IP-адрес веб-сайта.
Подтверждение TCP: ваш браузер открыл соединение с этим IP-адресом.
Рукопожатие TLS: ваш браузер также настроил шифрование между веб-сервером и вашим устройством, чтобы злоумышленники не могли читать пакеты данных, которые проходят между этими двумя конечными точками.
HTTP-запрос: ваш браузер запросил контент, отображаемый на этой веб-странице.
HTTP-ответ: сервер передал контент в виде кода HTML, CSS и JavaScript, разбитого на серию пакетов данных. Как только ваше устройство получило пакеты и проверило, что оно получило все, ваш браузер интерпретировал код HTML, CSS и JavaScript, содержащийся в пакетах, чтобы отобразить эту статью о том, как работает Интернет. Весь процесс занял всего пару секунд.