Принцип работы Интернета: как устроен и откуда берется

Немного истории

Первоначально пионером Интернета стало министерство обороны США. Они поручили 4 крупнейшим университетам подключить к сети все компьютеры, которые были в центральном офисе оборонной организации. Начали, конечно, с подключения кабеля. В процессе выяснилось, что к нему подключены не только компьютеры Минобороны, но и все устройства 4 вузов.

Проект стал активно развиваться, и уже в 1971 году была изобретена первая электронная почта. В 1973 году был проложен кабель в Европу, и тогда сеть можно было считать глобальной. Сеть активно развивалась, и для нормальной работы и передачи информации в такой большой сети требовались определенные стандарты и протоколы, которые помогли бы Интернету работать быстро и бесперебойно.

В 1983 году они начали использовать протокол прогрессивной адресации TCP / IP, который используется до сих пор. Я уже говорил об этом раньше, но потом мы поговорим об этом еще раз. В 1989 году были изобретены HTTP и HTML, которые мы до сих пор используем для доступа к веб-сайтам.

Первоначально сам термин «Интернет» был исправлен ARPA, но позже был заменен другой, более продвинутой организацией: «NSFNet». Они сделали возможным использование привычной нам глобальной сети. Они также подарили миру первый браузер: NCSA Mosaic.

Принцип работы интернета

Теперь мы подходим к вопросу: как работает Интернет? Мы уже поняли, что Интернет — это, по сути, огромная глобальная сеть подключенных устройств, работающих по одним стандартам и протоколам.

Для работы в Интернете используются три популярных понятия: клиент, сервер и сетевое устройство. Сейчас я покажу вам пример.

Допустим, у вас есть компьютер, телефон, планшет или даже домашний телевизор, подключенный к Интернету — все эти устройства можно назвать клиентами, поскольку вы используете их для доступа в Интернет.

Клиент — это устройство, с которого делается запрос в глобальное веб-пространство.

Чаще всего в домах есть так называемые маршрутизаторы Wi-Fi (они же «маршрутизаторы»): это небольшие и простые коробки, которые раздают Wi-Fi, и вы можете подключить их к тому же компьютеру, телевизору, камере видеонаблюдения или принтеру с помощью кабель. Маршрутизатор подключен к двум сетям одновременно:

• Локальные («внутренние», или в нашем случае «домашние») — это просто все подключенные внутренние устройства. У них также есть свои собственные внутренние IP-адреса, которые не видны в глобальной сети.
• Внешняя (или Интернет-сеть), то есть через роутер выходим в Интернет.

Маршрутизатор, по сути, помогает организовать локальную сеть и раздать Интернет на все внутренние устройства. Этот же роутер подключен к провайдеру и уже является «сетевым устройством».

Сетевое устройство — это устройство, которое помогает общаться между клиентом и сервером. К сетевым устройствам относятся: маршрутизаторы, коммутаторы, модемы и каналы связи.

А теперь мы подошли к концепции серверов. Фактически, сервер — это тот же компьютер, на котором хранится нужная нам информация. Например, нам нужно зайти на сайт:

1. Открываем браузер и вводим адрес в адресную строку браузера.
2. По всему Интернету идет запрос к серверу по желаемому адресу. Пакет может проходить через различные каналы связи, коммутаторы, маршрутизаторы — нам все равно.
3. Сервер получает запрос и отправляет ответ нашему устройству.
4. Сайт начинает отображаться в нашем браузере.

Давайте кратко рассмотрим коммутаторы, маршрутизаторы и модемы — я думаю, вы тоже слышали об этих концепциях.

Маршрутизатор или маршрутизатор — это устройство, которое позволяет разумно отправлять пакеты информации. Работает на основе таблиц маршрутизации, куда записываются адреса всех подключенных устройств. Поэтому, когда он делает запросы или отвечает, как грамотный почтовый служащий, он отправляет письма желаемому получателю (серверу или клиенту).

Маршрутизатор

Модем — это, по сути, переводчик в глобальной сети. Напомню, что компьютер, как и аналогичные устройства, способен воспринимать только цифровую информацию, состоящую из 0 и 1. Модем преобразует аналоговый (сигнал, который передается чаще всего волнами) в цифровой сигнал, понятный компьютерам.

Коммутатор — просто подключает компьютеры и другие устройства к локальной сети.

Выключатель

Даже в Интернете есть такое понятие, как «узел»: по сути, это любое устройство, подключенное к Интернету: будь то клиент, сервер или сетевое устройство.

Оптоволоконные кабели

Это связано со сложной сетью оптоволоконных кабелей, соединяющих дата-центр и устройство. Ваш смартфон может быть подключен к Интернету через сотовую сеть или через маршрутизатор Wi-Fi, но в конечном итоге он подключается к этой оптоволоконной сети.

Как вы помните, статья, которую вы читаете, заархивирована в центре обработки данных, или, скорее, она заархивирована на SSD в центре обработки данных. Этот твердотельный накопитель (SSD) служит внутренним хранилищем сервера.

Сервер — это мощный компьютер, задача которого — предоставлять вам видео или любой другой контент, хранящийся по вашему запросу.

Задача состоит в том, чтобы передать данные, хранящиеся в центре обработки данных, непосредственно на ваше устройство через сложную сеть оптоволоконных кабелей. Давайте посмотрим, как это происходит.

Что такое IP-адрес

Прежде чем мы продолжим, нам нужно понять, что такое IP-адрес. Любое устройство, подключенное к Интернету, будь то сервер, компьютер или мобильный телефон, четко идентифицируется строкой чисел, известной как IP-адрес.

IP-адрес можно сравнить с почтовым адресом, благодаря чему мы можем точно идентифицировать любой дом или квартиру. Отправленное вам письмо приходит на почтовый адрес, указанный на конверте. Точно так же в мире Интернета IP-адрес служит адресом доставки, через который информация достигает места назначения. Ваш интернет-провайдер, компания, которая предоставляет вам доступ в Интернет, предоставляет IP-адрес вашему устройству, и вы всегда можете узнать, какой IP-адрес есть у вашего смартфона или ноутбука.

Сервер в дата-центре также имеет свой IP-адрес. Сайты, которые хранятся на сервере, становятся доступными, если вы знаете IP-адрес сервера. Однако сайтов много, и человеку сложно запомнить такое количество IP-адресов. Поэтому для решения этой проблемы используются такие доменные имена, как youtube и т.д.

Эти имена соответствуют IP-адресам и их легче запомнить, чем длинную строку чисел. Однако, поскольку сервер может хранить несколько веб-сайтов одновременно, все они не могут быть доступны с одного и того же IP-адреса. В таких случаях требуются заголовки узлов — дополнительная информация, используемая для однозначной идентификации каждого веб-сайта на сервере.

Но для гигантских веб-сайтов, таких как facebook или youtube вся инфраструктура центра обработки данных будет посвящена размещению определенного веб-сайта. Для доступа в Интернет мы всегда используем доменные имена вместо чисел в IP-адресах, но как Интернет соотносит наш запрос доменного имени с IP-адресом?

Система доменных имен DNS

Для этого существует огромная адресная книга под названием Система доменных имен или DNS. Если вы знаете имя человека, но не знаете его номер телефона, вы можете просто найти его в адресной книге. DNS-сервер предоставляет ту же услугу Интернету. Ваш интернет-провайдер или другая организация может управлять DNS-сервером.

IP-адрес.

Интернет-провайдеры предоставляют своим клиентам адреса доступа в Интернет, которые называются IP-адресами или IP-адресами. IP-адрес однозначно идентифицирует вас в Интернете, позволяя получать различные типы информации. Сегодня в Интернете используются две версии адресации: IPv4 и IPv6.

До 2000 года преобладающей версией был IPv4. В этой версии IP-протокола каждому узлу назначается числовой адрес в форме XXX.YYY.ZZZ.AAA, где каждая группа букв представляет собой трехзначное число в десятичном формате (или 8-битном двоичном формате). Этот формат называется десятичной системой с разделительными точками, а сама группа называется октетом. Десятичные числа для каждого октета являются производными от двоичных чисел, с которыми работает оборудование. Например, сетевой адрес 10000111 10001011.01001001. 00110110 в двоичном формате соответствует адресу 135.139.073.054 в десятичном формате.

IP-адрес состоит из сетевого адреса и адреса хоста. Сетевой адрес идентифицирует всю сеть, а адрес узла определяет отдельный узел в этой сети: маршрутизатор, сервер или рабочую станцию. Локальные сети делятся на 3 класса: A, B, C. Сеть принадлежит к определенному классу и определяется сетевой частью IP-адреса.

• Адреса сети A зарезервированы для больших сетей. Первые 8 бит (слева) используются для сетевой части адреса, а последние 24 бита IP-адреса используются для адреса хоста. Первый (наиболее значимый) бит первого октета сетевого адреса равен 0, за ним следует любая комбинация оставшихся 7 бит. В результате IP-адреса класса A занимают диапазон 001.xxx — 126.xxx, что позволяет адресовать 126 отдельных сетей, каждая из которых будет иметь примерно 17 миллионов узлов.

Диапазон адресов 1 27.xxx зарезервирован для тестирования сетевых систем. Некоторые из этих адресов принадлежат правительству США для тестирования магистральной сети Интернет. Адрес 127.0.0.1 зарезервирован для тестирования локальной системной шины.

• Адреса класса B назначаются сетям среднего размера. Первые два октета находятся в числовом диапазоне 128.xxx — 191.254.0.0. Это позволяет адресовать до 16384 различных сетей, каждая из которых может иметь 65 534 узла.

• Адреса класса C используются для сетей, в которых количество узлов относительно невелико. Сетевая часть адреса указывается первыми тремя октетами, а сетевой адрес указывается последним. Значение первых трех октетов, определяющих сетевой адрес, может находиться в диапазоне 192.xxx — 223.254.254.0. Таким образом, адреса класса C могут адресовать примерно 2 миллиона сетей, каждая из которых может иметь до 254 узлов.

Версия IPv6 IP была разработана для устранения ожидаемого отсутствия адресов, поддерживаемых версией IPv4. Адреса источника и назначения в IPv6 имеют длину 128 бит или 16 байтов, что позволяет поддерживать огромное количество IP-адресов. IPv6 также обеспечивает аутентификацию отправителя пакета, а также шифрование содержимого пакета. Поддержка IPv6 встроена в Windows 7 и многие дистрибутивы Linux; и в последние годы этот протокол используется все чаще. IPv6 обеспечивает поддержку сотовых телефонов, бортовых компьютеров и большого количества других персональных устройств, подключенных к Интернету.

Адреса IPv6 записываются в виде восьми наборов четырехзначных шестнадцатеричных чисел, разделенных двоеточиями: 2001: 0db8: 00a7: 0051: 4dc1: 635b: 0000: 2ffe. Нулевые группы могут быть представлены двойным двоеточием. Но адрес не может содержать более двух двоеточий подряд. Для удобства ведущие нули можно опустить. При использовании в качестве URL-адреса IPv6-адрес должен быть заключен в квадратные скобки.

История создания интернета

Идея соединения нескольких компьютеров вместе возникла, когда они были созданы, но это было сделано только в 1969 году. Мы соединили два компьютера из разных университетов: компьютер Sigma 7 из Калифорнии и компьютер SDS 940 в Стэнфорде.

Таким образом, в 1969 году была создана первая в мире сеть: ARPANET. Он был закрыт для большинства и использовался в основном для военных нужд. Для обеспечения высокого качества передачи данных в 1983 году он начал использовать проколы TCP / IP, которые мы используем до сих пор.

Используя сильные стороны и успешные решения ARPANET в 984 году, Национальный научный фонд США создал уже более открытую и современную сеть: NSFNet. Они использовали его для установления связи между вычислительными центрами и институтами через компьютеры. Подключение к нему было совершенно бесплатным, поэтому в 1992 году уже было подключено более 7 500 000 других небольших сетей. Некоторые тоже приехали из разных стран.

ARPANET просуществовала до 1990 года, после чего полностью уступила место более современной NSFNet. Годом ранее, в 989 году, британский специалист Тим ​​Бернерс-Ли начал реализовывать свою концепцию Всемирной паутины и начал разработку протокола HTTP для TCP / IP, языка гипертекста — HTML, идентификаторов адресов — URI и браузера. Он назвал свой проект — World Wide Web.

В 1990 году была опубликована всемирная паутина, которая стала доступной для исследовательских институтов. Тогда же появился и первый браузер, который назывался WordWideWeb.

В 1999 году Всемирная паутина стала общедоступной для всех компьютеров, подключенных к Интернету. А в 1999 году был выпущен первый графический браузер NCSA Mosaic для Windows, на основе которого были созданы Internet Explorer и другие браузеры. Именно благодаря появлению всемирной паутины, браузеров, возможности создавать сайты — популярность Интернета начала расти огромными темпами. Люди смогли не только общаться между компьютерами в сети, но и получили полноценное мультимедийное пространство с практически неограниченными возможностями для обмена информацией в удобной графической форме.

Итак, теперь в Интернете вы можете:

• Читайте книги, статьи — любую литературу
• Смотрите фильмы и другие видео
• Играть
• Общайтесь с пользователями из любой страны
• и больше

С тех пор Интернет начал приобретать свой нынешний вид и стремительно развиваться. И мы пользуемся всемирной паутиной вместе с вами каждый день. С 1995 года наши постоянные поставщики занимаются маршрутизацией трафика, и NSFNet вернулась к тому, с чего начинала: исследованиям.

Значение интернета сегодня

Интернет сегодня предлагает пользователю готовое решение возникающих проблем. Это помогает ему продвигать бизнес-идеи, узнавать что-то новое о мире, например, появление всемирной информационной сети и изобретений, общаться и получать информацию, важную для его развития, получать удовольствие, делать выгодные покупки и создавать бизнес.

Таким образом, Интернет позволяет пользователю:

• общаться через социальные сети, сервисы обмена мгновенными сообщениями, почтовые службы;
• получать удовольствие от просмотра любительских фильмов, чтения книг, видеоигр и других услуг;
• получить открытые знания в любой сфере своей жизни;
• совершать покупки, получать финансовую выгоду от транзакций, оплачивать оказанные услуги и обеспечивать свою жизнь всем необходимым, не выходя из дома;
• работать из дома и продвигать свой продукт.

Вообще говоря, Интернет — одна из основных глобальных платформ, используемых людьми на планете. Сегодня он оказывает огромное влияние на все сферы жизни общества во многих странах и продолжает распространять свое влияние.

Сеть Интернет как фактор формирования современного информационного общества

Понимание преимуществ глобальных информационных сетей позволяет нам оценить предоставляемую ими возможность объединить человечество в единое целое со все�