Как работает интернет на самом деле
Сейчас почти все знают, что такое интернет, но я три года работал в дата-центре и каждый раз смотрел на серверные стойки с одной мыслью. Люди думают что понимают как работает интернет. Открыл браузер, ввёл адрес, получил сайт. Просто же. Но между нажатием кнопки и результатом стоит инфраструктура дороже чем ВВП небольшой страны. Двадцать три устройства, каждое умнее чем все компьютеры программы Аполлон вместе взятые. Четыре страны. Полтора океана. И всё это работает синхронно с точностью до миллионной доли секунды. Вопрос не в том соединяет ли интернет людей. Вопрос в том понимаем ли мы что уже растворились в нём.
Что происходит когда открываешь сайт в браузере
Открываю браузер. Ввожу адрес сайта. Нажимаю Enter. Проходит меньше десятой доли секунды. Сайт открылся. За эти 87 миллисекунд (это меньше чем моргнуть глазом) происходит следующее.
Браузер разбивает мой запрос на маленькие кусочки. Каждый кусочек ровно 1500 байт. Байт - это 8 единиц и нулей, минимальная единица информации в компьютере. 1500 байт - примерно как один абзац текста. Почему именно 1500? Потому что когда в 1980-х придумывали стандарт Ethernet (это технология по которой данные передаются по проводам), инженеры экспериментировали с разными размерами. Слишком маленькие пакеты - много служебной информации в заголовках, неэффективно. Слишком большие - если ошибка, придётся пересылать огромный кусок заново. 1500 байт оказались оптимальным балансом. Прошло 40 лет, память подешевела в миллион раз, но стандарт остался. Вся мировая инфраструктура работает с этими 1500 байтами.
К каждому кусочку добавляется заголовок. Как на конверте с письмом. Адрес откуда (мой компьютер), адрес куда (сервер сайта), счётчик прыжков который показывает сколько раз пакет может прыгать между устройствами прежде чем его выбросят (обычно 64 прыжка), и контрольная сумма. Контрольная сумма работает так - компьютер складывает все байты в пакете особым способом и получает одно число. На другом конце пакет снова складывают. Если число совпало - данные не испортились. Если не совпало - где-то ошибка, надо переспросить.
Первая остановка - домашний роутер. Это небольшое устройство с мигающими лампочками которое раздаёт вам WiFi. Роутер получает пакет за 0.3 миллисекунды. Внутри роутера есть таблица маршрутизации - где написано "если адрес начинается на 192.168 - это моя домашняя сеть, если на что-то другое - отправить провайдеру". Роутер смотрит на адрес в заголовке, понимает что этот адрес не в вашей домашней сети, отправляет пакет дальше - провайдеру. —>
Провайдер - компания у которой вы покупаете интернет. У них стоят огромные роутеры размером с холодильник. Один такой роутер стоит как трёхкомнатная квартира в Москве. Почему так дорого? Потому что внутри специальные процессоры которые умеют делать только одно - очень быстро пересылать пакеты данных. Они обрабатывают 96 терабит в секунду. Терабит - это триллион единиц и нулей. Чтобы представить масштаб - через такой роутер за секунду пролетает информации как в 12 тысячах фильмов высокого качества.
Роутер смотрит на приоритет пакета. Есть семь уровней важности. Голосовые звонки - первый уровень, самый важный, потому что при разговоре задержка даже в треть секунды режет слух. Видеозвонки - второй. Обычные сайты - третий. Торренты - седьмой, их режут первыми если канал перегружен.
После чего пакет попадает в магистральную сеть. Это оптоволоконные кабели. Оптоволокно - тонкая нить из специального стекла, тоньше человеческого волоса. По этой нити передаются световые импульсы. Не обычный свет, а инфракрасный, невидимый глазу. Почему именно инфракрасный? Потому что у него длина волны 1550 нанометров - на этой длине волны стекло меньше всего поглощает свет, сигнал затухает медленнее. Данные кодируются вспышками света. Вспышка - единица, нет вспышки - ноль. Тут начинается физика которая ломает интуицию.
Свет в пустоте летит со скоростью 300 тысяч километров в секунду. Это максимальная скорость во вселенной, ничто не может лететь быстрее. В оптоволокне свет замедляется до 204 тысяч километров в секунду. Почему? Потому что стекло плотнее чем вакуум, фотоны (частицы света) взаимодействуют с атомами стекла и теряют скорость.
От Москвы до Владивостока по прямой 6430 километров. Кабель не идёт по прямой, он проложен вдоль железных дорог и автотрасс, реальная длина около 9000 километров. Делим 9000 на 204000. Получается 0.044 секунды - минимальное время которое нужно свету чтобы пролететь это расстояние. Это нельзя обойти.
Но это только время полёта света. Плюс нужно добавить задержки в роутерах. Каждый роутер думает 1-2 миллисекунды куда отправить пакет дальше. Роутеров на пути 15-20 штук. Итого получается 60-80 миллисекунд от Москвы до Владивостока.
Подводные кабели которые соединяют континенты устроены сложнее. В центре - оптоволокно толщиной 9 микрон (это 0.009 миллиметра). Вокруг несколько слоёв защиты - пластик, сталь, медь (по медной жиле передаётся электричество для питания усилителей), водонепроницаемая оболочка, броня из стальной проволоки. Итоговая толщина кабеля - 21 миллиметр, толщиной примерно с большой палец руки. Весит 10 килограмм на метр. Один кабель через Атлантику весит 60 тысяч тонн.
Проложить такой кабель стоит около 300 миллионов долларов. Работает кабель 25 лет. Каждый год несколько кабелей рвутся - рыболовные тралы, якоря судов, подводные оползни, землетрясения. Чинят их специальные корабли. Процесс занимает недели.
Каждые 50-80 километров в кабеле стоит усилитель. Сигнал в оптоволокне постепенно слабеет. За 50 километров остаётся только 10 процентов от начальной мощности. Усилитель работает так - внутри него редкоземельный металл эрбий. На него светят мощным лазером. Атомы эрбия поглощают энергию и переходят в возбуждённое состояние - представьте натянутую тетиву лука. Когда проходит ослабленный сигнал, возбуждённые атомы эрбия "отпускают тетиву" и выпускают накопленную энергию в виде новых частиц света - фотонов. Эти новые фотоны копируют ослабленный сигнал но уже с полной силой. Сигнал усилен.
На другом конце пакет попадает в дата-центр. Там работают системы защиты от атак. Как это работает - система анализирует сколько запросов приходит с каждого адреса. Если с одного адреса приходит больше тысячи запросов в секунду - подозрительно, скорее всего атака. Такой адрес блокируется автоматически.
Дальше балансировка нагрузки. В дата-центре тысячи серверов. Приходит запрос. Специальная программа смотрит какой сервер меньше всего загружен (проверяет процессор, память, сеть) и отправляет запрос туда. Зачем? Если все запросы слать на один сервер - он перегрузится и упадёт. А остальные будут простаивать зря.
Сервер обрабатывает запрос. Ищет нужные данные в базе данных. База организована так что поиск идёт быстро, даже если там миллиарды записей. Результат шифруется (превращается в нечитаемую абракадабру специальным математическим алгоритмом чтобы никто не подсмотрел по дороге), разбивается на пакеты, отправляется обратно. Весь путь назад. 87 миллисекунд туда-обратно. Вы видите сайт на экране.
Вот основные этапы пути пакета данных от вашего устройства до сервера:
- Разбиение запроса на пакеты по 1500 байт с добавлением заголовков.
- Передача через домашний роутер и проверка таблицы маршрутизации.
- Обработка у провайдера с учетом приоритетов и скоростью до 96 терабит/с.
- Передача по оптоволоконным кабелям с использованием инфракрасного света.
- Усиление сигнала в подводных кабелях через эрбиевые усилители.
- Защита от атак и балансировка нагрузки в дата-центре.
- Обработка запроса на сервере и обратная отправка данных.
Сколько энергии потребляет интернет в мире
За один год все дата-центры мира потребили 460 тераватт-часов электричества. Тераватт-час - это триллион ватт за час. Чтобы было понятнее - вся Великобритания за год потребляет 300 тераватт-часов. Интернет жрёт как полторы Великобритании.
Каждый клик мышкой - 0.0003 киловатт-часа. Кажется немного. Но я кликаю 500 раз в день. Это 0.15 киловатт-часа в день. За год 55 киловатт-часов. По тарифу 6 рублей за киловатт-час - 330 рублей в год только на мои клики.
Пять миллиардов пользователей умножить на 330 рублей - 1.65 триллиона рублей в год. Это половина федерального бюджета России. Только на клики.
Видео требует в тысячу раз больше энергии. Час видео в высоком качестве - 0.3 киловатт-часа. Средний человек смотрит 2 часа видео в день. Это 0.6 киловатт-часа в день. За год 220 киловатт-часов. 1320 рублей.
Пять миллиардов человек умножить на 1320 - это 6.6 триллиона рублей. Два федеральных бюджета России в год уходит на то чтобы люди смотрели видео в интернете.
Откуда берётся энергия? 61 процент из ископаемого топлива - уголь, газ, нефть. При сжигании выделяется углекислый газ, нагревающий планету. 39 процентов - солнце, ветер, атомные станции.
Дата-центр средних размеров потребляет энергии как небольшой город. Системы охлаждения крутятся круглосуточно. Серверы при работе нагреваются. Если выключить кондиционеры, за пять минут температура поднимется с комнатной до 45 градусов. Серверы начнут выключаться чтобы не сгореть.
Отключили кондиционеры по ошибке. За три минуты температура с 22 градусов подскочила до 45. Начали срабатывать защиты. Серверы один за другим уходили в аварийное отключение. Мы бегали, открывали все двери, тащили промышленные вентиляторы. Не всё успели спасти. Несколько дорогих комплектующих сгорело.
До интернета люди ездили в офисы. Средний офисный работник в Москве - 20 км в одну сторону. 40 км в день. 5 дней в неделю. 200 км в неделю. 10 000 км в год. Средний расход бензина 8 литров на 100 км. 800 литров в год. Один литр бензина при сгорании даёт 2.3 кг CO₂. 1840 кг в год.
Если 20% офисных работников перешли на удалёнку (примерно 200 миллионов человек), они перестали ездить. Экономия: 200 млн × 1.84 тонны = 368 мегатонн CO₂. Интернет создаёт 240 мегатонн, но экономит 368. Чистая экономия 128 мегатонн.
Но это при условии что люди действительно перестали ездить, а не просто переместили поездки на другое. Точных данных нет. Только оценки.
Где хранятся данные о друзьях в соцсетях
У социальной сети есть граф связей. Граф - математическая структура. Представьте карту метро - станции это точки, линии между ними это переходы. Здесь точки это люди, линии это дружба.
Технически это огромная таблица в базе данных. База данных - программа которая хранит информацию в табличном виде, как Excel но размером с небоскрёб.
Таблица выглядит примерно так.
CREATE TABLE friendships (
user_id_1 BIGINT NOT NULL,
user_id_2 BIGINT NOT NULL,
connection_strength FLOAT DEFAULT 0.5,
created_at TIMESTAMP DEFAULT NOW(),
last_interaction TIMESTAMP,
interaction_count INT DEFAULT 0,
PRIMARY KEY (user_id_1, user_id_2),
INDEX idx_strength (connection_strength),
INDEX idx_last_interaction (last_interaction)
);
Технически это таблица в PostgreSQL или MySQL кластере. Каждая запись занимает: 8 байт (user_id_1) + 8 байт (user_id_2) + 4 байта (float) + 8 байт (timestamp) + 8 байт (timestamp) + 4 байта (int) = 40 байт. Плюс индексы (ещё 20-30 байт на запись).
Столбец первый - номер первого пользователя. Столбец второй - номер второго пользователя. Столбец третий - сила связи (число от нуля до единицы, считается по тому как часто вы общаетесь). Столбец четвёртый - когда подружились. Столбец пятый - когда последний раз общались.
У крупной соцсети почти три миллиарда пользователей. В среднем 338 друзей на человека. Итого примерно 245 миллиардов пар друзей (с учётом что дружба взаимная - если я друг тебе, то ты друг мне).
Каждая строка в таблице занимает примерно 60 байт. 245 миллиардов строк умножить на 60 байт - получается 14.7 терабайт. Терабайт - тысяча гигабайт. Гигабайт - полнометражный фильм в обычном качестве.
Но таблица не лежит на одном компьютере. Она разделена на тысячи кусков. Каждый кусок на отдельном сервере. Плюс каждый кусок продублирован три раза для надёжности - если один сервер сломается, данные не потеряются. Значит моя дружба существует:
- В трёх дата-центрах (онлайн копии)
- На 7 поколениях лент (архивные копии)
- В CDN кэше (если недавно загружали профиль друга)
Итого минимум 10 физических копий этих 60 байт, размазанных по планете.
Воспоминания об этом человеке живут в моей голове. Но факт что мы друзья записан на жёстких дисках в дата-центре. Дружба существует одновременно в двух местах. В сознании и в базе данных корпорации.
Если я и мой друг одновременно удалим друг друга, запись помечается deleted=true. Физически не стирается (слишком дорогая операция для базы на терабайты). Остаётся там навсегда, просто скрыта.
Если через год мы снова добавимся в друзья, система может восстановить старую запись (зависит от реализации). Получается наша дружба хранится в базе даже когда мы формально не друзья. Мы можем забыть друг о друге. Но PostgreSQL помнит.
Почему сложно сфокусироваться в эпоху интернета
Средний человек переключает внимание каждые 47 секунд когда работает за компьютером. Это показали исследования. В 2000 году было 2.5 минуты. За 15 лет упало в три раза.
Сейчас я пишу этот текст. У меня открыто 11 вкладок в браузере. Играет музыка. На телефоне пришло уведомление. Я отвлёкся, проверил, вернулся. Прошло 6 секунд.
Не могу удержать одну мысль дольше чем тает конфета на языке.
Раньше считал проблема во мне. Слабая воля. Потом прочитал работы психологов. Которые знают оправдание, во всем виновато системное изменение у всех кто вырос с интернетом.
В эпоху книг мышление было линейное. Открываешь книгу на первой странице, читаешь до последней. Мысль развивается от начала к концу. Интернет так не работает. Прыгаешь по ссылкам. Читаешь несколько статей параллельно. Собираешь информацию из десяти источников одновременно. Синтезируешь картину в голове. Это деградация? Или новый тип мышления?
Сколько настоящих друзей может быть у человека по науке
Британский учёный в начале девяностых изучал обезьян. Обнаружил связь - чем больше мозг у вида обезьян, тем больше особей в их группе. Почему? Потому что для поддержания социальных отношений нужно держать в голове кто есть кто, кто с кем дружит, кто кого обидел, кто кому должен. Что требует памяти и вычислительной мощности мозга. Чем больше мозг - тем больше информации о социальных связях он может обработать. Ученый нашёл формулу. Применил к человеку. Получил число 150 максимум людей с которыми человек может поддерживать настоящие отношения. Не просто знать имя, а помнить контекст - где познакомились, о чём последний раз говорили, что происходит в их жизни.
Число проверяли на разных группах людей. Средний размер деревни в каменном веке - 150-200 человек. Размер роты в армии - 120-150. Количество людей которым вы отправляете поздравления с праздниками - обычно около 150. Число работает уже тысячи лет. У среднего пользователя крупной соцсети 338 друзей. Разница 188.
Кто эти 188 лишних друзей?
Интернет не увеличил способность дружить. Он просто дал место хранить слабые связи которые раньше естественным образом забывались.
До интернета если переставал общаться с человеком больше года - теряли контакт. Не было способа поддерживать связь без усилий.
Сейчас человек остаётся в списке друзей. Вижу его посты. Знаю что у него родился ребёнок, сменил работу, переехал. Но мы не общаемся.
Это связь? Формально да. Реально нет. Пассивное наблюдение за жизнью человека через экран не создаёт отношений.
Интернет как инструмент свободы и контроля одновременно
Я могу найти людей с любыми интересами. Неважно насколько нишевыми. Интересуюсь средневековыми монетами? Есть форум. Собираю модели кораблей? Есть сообщество. Изучаю мёртвые языки? Есть курсы. Сайты знакомств, группы в мессенджерах ... группы в мессенджерах на все случаи жизни.
До интернета если вокруг меня в радиусе ста километров не было людей с таким же интересом, я был один. Теперь могу найти тысячи людей по всему миру. Информация стала бесплатной. Курс квантовой физики от лучших университетов выложен онлайн. Бесплатно. Те же лекции за которые студенты платят миллионы. Барьеры рухнули!
Каждое моё действие записывается. Каждый клик. Каждая прокрутка страницы. Сколько времени провёл на каждом абзаце. На чём завис взгляд.
Из этого строится профиль моих интересов. Алгоритм знает обо мне больше чем я сам. Потому что я себе вру. Думаю что люблю документалки про природу. Но статистика показывает - досматриваю до конца только 30 процентов. Зато каждое видео про космос смотрю полностью и ищу похожие. Алгоритм выводит: космос важнее природы. Начинает показывать больше космоса. Я подтверждаю. Алгоритм закрепляет выбор. Через год уже не помню что сам выбрал космос. Кажется всегда любил космос. Но так ли? Или алгоритм сформировал этот интерес, показывая космос в момент когда был восприимчив?
Я могу написать пост критикующий власть. Свобода слова. Этот же пост попадает в базу данных. Обрабатывается алгоритмами. Информация о моих политических взглядах где-то записывается. Может быть продаётся работодателям. Может быть передаётся кому-то ещё.
Интернет работает как инструмент свободы И как инструмент контроля в одно и то же время. Какую сторону видишь зависит от того как смотришь.
Почему интернет нельзя потрогать физически
Можете показать роутер. Но роутер - это не интернет. Это одно устройство.
Можете показать кабель. Но кабель - это не интернет. Это только провод.
Можете показать сервер. Но сервер - это не интернет. Это просто компьютер.
Интернет - это связи между всеми этими устройствами, кабелями, сигналами. Когда данные передаются от одного устройства к другому. Пока ничего не передаётся - интернета нет. Есть просто куча железа разбросанного по планете. Интернет появляется только когда по этому железу бегут сигналы.
Когда пишу сообщение другу, я с ним общаюсь? Физически нет. Я нажимаю кнопки. Клавиши давят на мембрану. Замыкается контакт. Процессор клавиатуры генерирует сигнал. Отправляет в компьютер. Компьютер превращает сигнал в букву. Показывает на экране. Когда нажимаю отправить, текст уходит на сервер (через весь процесс который описал выше). Сервер записывает в базу данных. Отправляет уведомление другу. У друга телефон вибрирует. Он смотрит. Видит текст. Физически - последовательность электрических сигналов. Психологически - ощущаю что общаюсь.
Но друга передо мной нет. Есть экран с точками света. Читаю его слова но не вижу лица, не слышу голоса, не знаю в каком настроении на самом деле. Это общение? Зависит от того как определять общение.
Как интернет влияет на память человека
Я почти не помню телефонные номера. Все в телефоне. Раньше помнил 20-30 номеров наизусть. Сейчас помню два-три. Зачем запоминать если телефон всегда под рукой? Я не помню факты. Зачем помнить когда была битва при Ватерлоо если можно найти за три секунды? Учёные провели эксперимент. Разделили людей на две группы.
Первой группе сказали - прочитайте эти факты, они будут сохранены на компьютере, вы сможете вернуться к ним.
Второй группе сказали - прочитайте эти факты, они НЕ будут сохранены, больше их не увидите.
Через час проверили память. Вторая группа вспомнила в два раза больше.
Когда мозг знает что информация сохранена где-то ещё, он не тратит силы на запоминание. Мозг оптимизирует ресурсы. Зачем хранить у себя если есть внешнее хранилище?
Это называется цифровая амнезия. Последствия простые - я стал зависимым от устройств. Телефон сел - я не могу позвонить никому, не помню номеров. Интернет пропал - не могу найти нужную информацию, не помню где что искать. Навигатор сломался - скорее всего заблужусь в незнакомом районе, не помню как ориентироваться по солнцу или по картам на бумаге.
Мой дед в моём возрасте мог выжить без этих технологий. Я без них беспомощен. Делает меня зависимым? Да. Без интернета я беспомощнее чем мой дед в моём возрасте. Но делает умнее? Тоже да. Могу оперировать объёмом информации который один мозг не вместит.
Когда пишу эту статью, я открываю одновременно 10 вкладок со справочной информацией. Не запоминаю всё. Запоминаю где что найти и как связать.
Почему приватности в интернете больше нет
Раньше приватность была по умолчанию. Что происходит дома - остаётся дома. Теперь приватность - это настройка которую нужно включать специально. По умолчанию всё собирается.
Каждый сайт который посещаете ставит куки. Cookie - маленький файл который сайт сохраняет на вашем компьютере чтобы потом вас узнать. В этом файле записывается что вы смотрели на сайте. Такая информация используется чтобы показывать рекламу именно того что вас интересует.
Браузер знает всю вашу историю просмотров. Поисковик знает все ваши запросы. Соцсети знают с кем общаетесь и о чём.
Телефон знает где вы были каждую минуту. Спутниковая навигация записывает координаты. Можно посмотреть на карте где вы были вчера, позавчера, месяц назад.
Умные колонки слушают постоянно. Формально включаются только когда слышат кодовое слово типа "Алиса" или "Окей Google". Но чтобы услышать кодовое слово, микрофон должен быть всегда включён и всё время слушать.
Всё это данные. Они где-то хранятся. Кто-то к ним имеет доступ.
Главная цель сейчас - реклама. Чем больше знают о вас, тем точнее могут подобрать рекламу которую вы купите. Но данные могут использоваться и по-другому. Полиция может запросить данные при расследовании. Государство может потребовать доступ к информации о гражданах.
Молодое поколение это понимает лучше. Они выросли в мире где приватности нет. Для них нормально выкладывать фотографии в интернет. Рассказывать что ели на завтрак.
Старшее поколение ужасается - как можно показывать всем свою жизнь?
Если приватности всё равно нет, незачем притворяться. Лучше контролировать что показываешь сознательно, чем верить что ты спрятан когда на самом деле нет.
Что будет с интернетом в будущем через 5-10 лет
Интернет существует 55 лет. Для обычных людей доступен около 30 лет. Это очень мало по историческим меркам. Скорость изменений настолько быстрая что мы не успеваем осмыслить последствия.
Смартфон появился 15 лет назад. За это время изменилось как мы думаем, как запоминаем, как общаемся.
Следующий скачок - искусственный интеллект встраивается в интернет. Не как отдельная программа. Как слой поверх всего. Уже через 5-10 лет ИИ будет генерировать большую часть контента который вы видите. Будет фильтровать что вам показывать. Будет отвечать на вопросы. Может быть даже помогать принимать решения. Последствия пока непонятны. Скорее всего, человек станет просто обслуживающим персоналом.
Если AI генерирует тексты, картинки, видео неотличимые от человеческих - как понять что настоящее а что нет?Фотография перестала быть доказательством. Её можно сгенерировать. Видео скоро тоже. Голос уже можно подделать так что не отличишь. Доверять станет сложнее.
Большинство людей уже не можем жить без интернета. Работа требует интернета. Образование онлайн. Банки переходят в приложения. Госуслуги в интернете.
Если вы не в сети - вы выпадаете из системы. Это больше не выбор.
#технологии #IT #кибернетика #интернетбезопасность #инфобез #инновации #саморазвитие