Материалов нет

Как работает Интернет

Одна из самых замечательных вещей связанных с интернет это то, что им никто не владеет. Интернет представляет собой просто большой набор компьютерных сетей, как больших, так и малых, расположенных по всему миру. Эти сети связаны между собой множеством различных методов в одно, единое целое, известное нам под названием Интернет.
На самом деле, название происходит от идеи взаимосвязанных (interconnected) (компьютерных) сетей. Со времени своего появления в 1969 году, количество узлов сети Интернет выросло из четырех до десятков миллионов! То, что по сути никто не владеет интернет, совсем не означает, что интернет никто не контролирует и не поддерживает. Сообщество Интернет (Internet Society), некоммерческая группа, появившаяся в 1992 году, наблюдает за формированием политики и протоколов в Интернет, которые определяют как мы (простые смертные юзеры) используем и взаимодействуем с ним.

Иерархия компьютерных сетей.

Каждый компьютер, который присоединен к сети Интернет является его частью (пользователь компьютера можно сказать тоже ;)). Например, для подключения к Интернет вы возможно используете модем и звоните по местному номеру, чтобы соединиться со своим Интернет провайдером (Internet Service Provider, сокращенно ISP). На работе, ваш компьютер возможно является частью локальной сети (Local Area Network, сокращенно LAN), но и в этом случае вы, скорее всего, также подключены к сети Интернет с помощью Интернет провайдера с которым ваша компания заключила договор. Когда вы подсоединяетесь к своему интернет провайдеру, ваш компьютер становится частью его сети, в свою очередь провайдер присоединен к еще большей сети и тоже является ее частью. По сути, Интернет это сеть - сетей.

Большинство больших компаний занимающихся коммуникациями имеет свои собственные выделенные магистральные линии (backbones) соединяющие различные регионы. Посмотрите к примеру на эту карту (http://www1.worldcom.com/global/about/network/maps/). В каждом отдельном регионе компания имеет свою Точку Присутствия (Point Of Presence, сокращенно POP). Точка Присутствия (далее просто POP) это место где местные, региональные пользователи могут получить доступ в сеть компании, чаще посредством дозвона по местному телефону или с помощью выделенной линии. Что самое интересное, в Интернет не существует глобальной всеохватывающей сети, вместо этого, есть несколько высокоуровневых сетей соединяющихся друг с другом с помощью Точек Входа в Сеть (network access point, сокращенно NAP). После соединения с Интернет, ваш компьютер становится частью сети.

Вот например, представьте, что компания А это большой и могучий интернет провайдер. В каждом большом городе, компания, имеет свой POP (Точка Присутствия). POP в каждом городе представляет собой стойку забитую модемами к которым дозваниваются клиенты интернет провайдера. Могучая компания А, также арендует оптиковолоконные линии у телефонной компании, чтобы соединить свои POP-ы вместе. (смотрите например эту карту - карта реального ISP UUNET)

Теперь представьте, что компания Б это крутой корпоративный (короче говоря, не для всех) Интернет провайдер. Компания Б строит большие здания в больших городах (в маленьких - маленькие, хе-хе), а другие крутые компании размещают в новоостроенных специальных зданиях свои интернет сервера, проще говоря другие компьютеры для различных (конечно коммерческих) целей. Компания Б, круче компании А и даже проложила между своими зданиями свои собственные оптиковолоконные линии, чтобы их соединить и тем самым увеличить скорость передачи информации.

При таком раскладе, все клиенты компании А смогут соединяться при желании друг с другом, также как и клиенты крутой компании Б смогут соединяться друг с другом, но беда в том, что клиенты компании А не смогут никогда соединиться с клиентами компании Б. Вот поэтому, обе компании договориваются и соединяются с помощью NAP (Точек Входа в Сеть) в различных городах, и после этого траффик (обмен информацией) между сетями компаний течет с помощью и через NAPы.

В реальности десятки крупных Интернет провайдеров соединяются между собой в Точках Входа в Сеть (NAP) в различных гоородах, и триллионы (ого-го) байтов данных протекает между отдельными сетями в этих точках. Интернет это набор огромных корпоративных сетей которые договариваются и взаимосвязываются между собой в точках NAP (а еще они договариваются как подороже продать нам простым юзерам свои услуги). Таким образом, каждый компьютер в Интернет соединен с каждым компьютером в Интернет.

Протокол Интернет.

Каждый компьютер подсоединенный к Интернет имеет свою уникальный идентификационный номер, называемый IP (произносится: айпи). IP означает Internet protocol (Интернет протокол), Интернет протокол - это язык при помощи которого компьютеры общаются между собой в сети Интернет. Протокол это предписанный способ обращения, например когда кто-то, хочет обратится к определенной службе, он обращается в соотвествии с протоколом. В мире компьютеров этот "кто-то" вряд ли будет человеком, чаще им является компьютерная программа, такая например как веб броузер (типа Internet Explorer или Mozilla).

Обычный IP адрес выглядит вроде этого:
216.27.61.137

Для облегчения запоминания человеком, IP адреса обычно отображаются в десятичном формате в виде разделенного точками десятичного числа. Однако компьютеры общаются в двоичной форме. Посмотрите на тот же самый IP адрес в двоичном формате:
11011000.00011011.00111101.10001001

Четыре числа (разделенные точками) в IP адресе, называются октетами (из словаря: октет - первые восемь строк сонета или группа из восьми человек или предметов), потому что каждое из них при рассмотрении в двоичной форме состоит и восьми позиций. Если сложить все позиции вместе, получается 32, поэтому IP адреса считаются 32-битными числами. Так как каждая позиция может иметь значение 0 или 1, общее количество возможных комбинаций в одном октете это 2 в восьмой степени или 256. Это означает что, каждый октет может иметь значение от 0 до 255. Соедините все четыре октета IP адреса и получите кол-во комбинаций равное 2 в 32 степени, а это 4,294,967,296 уникальных значений!

Из всех почти 4.3 миллиардов возможных значений, некоторые значения ограничены только для специального использования. Например, адрес 0.0.0.0 зарезервирован для сети по умолчанию, а адрес 255.255.255.255 используется как широковещательный адрес.

Разделение IP адреса точками на четыре октета служит не просто для упрощения чтения. Они также служат для того, чтобы создать классы IP адресов, которые затем могут быть присвоены определенным компаниям, правительствам или другим организациям в зависимости от их размера и необходимости. Октеты разбиты на две секции: сеть и узел (хост). Секцию сеть всегда содержит первый октет. Она используется для определения сети к которой принадлежит компьютер с данным IP адресом. Узел определяет реальный компьютер соединенный с сетью. Секция узел содержится в последнем октете. Также существует пять классов IP адресов, плюс некоторые специальные адреса.

Когда Интернет был еще во младенчестве, он состоял из малого количества компьютеров соединенных вместе с помощью модемов и телефонных линий. В то время вы могли соединиться с другим компьютером только если точно указали IP адрес требуемой машины. Например, IP адрес мог бы быть 216.27.22.162. И все бы было хорошо, но так как к сети подключалось все больше и больше машин процесс раздачи IP адресов становился все более трудоёмким.

Первым решением этой проблемы было создание простой текстовой базы данных которая поддерживалась и распространялась сетевым информационным центром (Network Information Center), который распределял названия и адреса. Но вскоре эта база стала огромной и справляться с задачей таким способом стало слишком трудно. Поэтому в 1983 году, в университете Висконсина, было создана Система Имен Домена (Domain Name System или DNS), которая распределяла имена доменов и соотвествующие им IP адреса автоматически.

Что в имени?

Когда вы пользуетесь вебом или отправляете e'mail, вы используете имя домена чтобы сделать это. Например, унифицированный указатель информационного ресурса (Uniform Resource Locator или URL) "http://www.kavkazchat.com" содежит доменное имя kavkazchat.com, также как например e'mail адрес admin@kavkazchat.com. Каждый раз, когда вы используете доменное имя, вы используете DNS интернет сервера, чтобы перевести легко читаемое человеком доменное имя в читаемый компьютером IP адрес. Доменные имена высшего уровня, также называемые именами первого уровня, включают в себя такие как .COM, .ORG, .NET, .EDU, .GOV и т.д. Каждый домен высшего уровня содержит огромный список доменов второго уровня, например домен первого уровня .COM включает в себя:

kavkazchat
hotmail
microsoft

Сервер DNS принимает запросы от программ или от других DNS серверов для того, чтобы перевести доменное имя в IP адрес. Когда DNS сервер получает запрос, он может поступить следующим образом:

Он может ответить выдав IP адрес, если он уже знает IP адрес запрашиваемого доменного имени.
Он может связаться с другим DNS сервером и попытаться узнать IP адрес запрашиваемого доменного имени у него. Возможно он будет делать это множество раз.
Он может ответить "Я понятия не имею об IP адресе запрашиваемого домена, но вот вам IP адрес DNS сервера который может знать больше чем я".
Он может вернуть сообщение об ошибке потому что такое имя домена не существует или имя было указано неверно.

Допустим в вашем броузере вы написали URL http://www.kavkazchat.com. Броузер отправляет запрос серверу DNS. После получения запроса DNS сервер начнет поиск и свяжется с одним из главных DNS серверов. Главные (root) DNS сервера знают IP адреса всех DNS серверов которые ответственны за домены высшего уровня. DNS сервер запросит у root серверов данные на www.kavkazchat.com, и root сервер ответит, "Я не знаю IP адреса www.kavkazchat.com, но вот это IP адрес DNS сервера который ответственен за зону доменов .COM".

После этого DNS сервер посылает запрос на DNS сервер отвественный за .COM домены, и получит ответ такой: "Я не знаю IP адрес www.kavkazchat.com, но вот это IP адрес DNS сервера отвественного за домен kavkazchat.com". После этого ваш DNS сервер соединится с нашим DNS сервером (ns1.kavkazchat.com) и получит от него, наконец таки :), IP адрес (66.28.63.241) информационного ресурса www.kavkazchat.com, псле этого он вернет IP адрес вашему броузеру.

Один из ключевых моментов в работе Интернета это надежность. Поэтому, существует множество DNS серверов разных уровней, так если один выходит из строя, то есть запасные для того, чтобы дать ответы на приходящие запросы. После того как DNS сервер получает ответ на свой запрос, но кэширует (сохраняет) полученный IP адрес. Таким образом, получив однажды от root сервера IP адрес DNS сервера ответственногг за зону .COM, ему не придется обращаться к root серверу повторно (на протяжении какого-то времени) для получения этой информации. DNS сервера могут кэшировать каждый запрос (к слову, они могут вообще не кэшировать), кэширование помогает предотвратить увязание и ускоряют весь процесс разрешения имен доменов в соотвествующие им IP адреса.

Хотя весь этот процесс абсолютно не заметен для обычного пользователя, DNS сервера ежедневно обрабатывают миллиарды запросов и являются неотъемлемой частью Интернет. Факт того, что эта распространенная по всему свету базаданных так четко и незаметно работает день за днем свидетельствует о хорошей схеме лежащей в основе DNS серверов.

Веб Сервера.

Существование Интернет было бы невозможным без интернет серверов. Все машины в интернет являются либо клиентами, либо серверами. Компьютеры, которые обеспечивают службы (такие как например почта, веб и т.д.) для других компьютеров называются серверами. Машины которые используются для подключения и использования этих служб называются клиентами. Существуют Веб сервера (Web servers), почтовые сервера (e'mail servers), ФТП сервера (FTP servers, для обмена файлами) и многие другие для прочих нужд и потребностей Интернет.

Когда вы соединяетесь с сайтом www.kavkazchat.com, чтобы открыть главную страницу вебсайта, вы являетесь пользователем сидящим за компьютером-клиентом, который соединяется с веб сервером обслуживающим наш вебсайт. Веб сервер находит страницу, которую вы запросили и посылает ее вам. Клиентские компьютеры обращающиеся к серверу делают это специальным образом и направляют свой запрос к определенной программе работающей на данном сервере. Например, если вы запустили веб броузер на своем компьютере, он будет обращаться к веб серверу, а не к почтовому серверу и т.д.

Как правило, сервер имеет статический (постоянный) IP адрес, который, если и меняется, то очень редко. Домашний компьютер который использует для соединения телефон и модем, как правило, автоматически получает новый IP адрес после каждого нового соединения с провайдером. Полученный IP адрес является уникальным, и может стать другим после очередного подключения.

Любой сервер делает свои службы доступными для клиентов используя порты с определенными номерами - один на каждую службу доступную на данном сервере. Например, если на сервере запущена программа вебсервер и сервер протокола передачи файлов (FTP), вебсервер будет доступен на порту 80, а FTP сервер на порту 21. Программы клиенты соединяются с программами-службами по определенному IP адресу и на определенном порту.

После соединения клиента со службой на определенном порту, он получает доступ к службе используя специальный протокол. Часто протокол между клиентом и службой можно прочитать в виде текста и узнать как и о чем шел разговор. Каждый веб сервер в Интернет соответствует протоколу передачи гипертекстовых файлов (hypertext transfer protocol или HTTP).

Компьютерные сети, роутеры, точки входа в сеть, Интернет провайдеры, службы имен доменов и мощные сервера все вместе делают возможным Интернет. Действительно поразительно, когда осознаешь, что вся эта информация и данные пересылаются по всему свету за какие-то милисекунды. Все эти составляющие крайне важны в нашей современной жизни и, сегодня без них не было бы Интернет. А без Интернет, жизнь для многих из нас действительно стала бы другой.