Как работает Интернет? Хотя многие ежедневно пользуются всемирной паутиной, возможно, лишь немногие могут ответить на этот вопрос. В этом руководстве мы рассмотрим историю Интернета, рассмотрим инфраструктуру всемирной сети и объясним, что происходит в фоновом режиме, когда вы заходите на веб-страницу.
Что такое Интернет?
Объяснение того, что такое Интернет, уже содержится в его названии. Интернет — это англицизм и сокращенная форма технического термина «работа в Интернете». Латинский префикс «inter» означает «между», «в середине» или «под», а английское слово «network» на немецком языке означает просто сеть. Итак, Интернет – это сеть между чем-то, точнее компьютерами, а также смартфонами, планшетами и другими интеллектуальными устройствами в течение некоторого времени.
Страница, которая запрашивает что-либо в сети, называется клиентом. В Интернете клиенты часто запрашивают данные с серверов кому. В отличие от клиента, сервер отвечает только на запросы данных. Таким образом, клиент в этих отношениях является активной стороной, а сервер — пассивной. Например, на серверах хранятся веб-страницы, видео или другие файлы. Однако данные, которые клиент запрашивает в сети, не обязательно должны поступать с одного сервера, но могут поступать и с другого клиента.
По крайней мере, теоретически, даже самая маленькая из возможных сетей — это Интернет, поскольку все участники подключены друг к другу.
Самая простая и самая маленькая сеть состоит всего из трех частей: двух клиентов (или клиента и сервера) и кабеля (или, альтернативно, беспроводного соединения). Вы можете представить себе Интернет точно так же, только на целый уголок больше. Интернет — это сеть из десятков миллиардов клиентов и серверов, соединенных между собой ключевым словом «интер». Для этого необходима сложная инфраструктура. Как это выглядит, мы рассмотрим позже. Во-первых, взгляните на зарождение и историю Интернета.
История Интернета
Первое известное видение глобальной сети передачи данных восходит к писателю-фантасту Мюррею Ленстеру.
В рассказе «Логик по имени Джо» он изложил свое видение Интернета следующим образом:
«Компьютер […] обрабатывает девяносто четыре процента всех телевизионных программ, передает всю информацию о погоде, воздушном транспорте, специальных предложениях … и документирует каждый деловой разговор, каждый контракт … Компьютеры изменили мир. Компьютеры — это цивилизация.[…]»
Сеть Arpanet
Именно такой большой была сеть Arpanet в мае 1973 года.
Предшественником Интернета считается так называемая сеть агентств перспективных исследовательских проектов Arpanet (Advanced Research Projects Agency Network). Он был запущен «онлайн» 29 октября 1969 года и объединил четыре мэйнфрейма из Университета Юты, Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, Калифорнийского университета и Стэнфордского исследовательского института.
Сеть позволяла ученым-компьютерщикам, ученым, инженерам и библиотекарям обмениваться файлами и информацией как внутри своего университета, так и за его пределами с другими университетами.
Разработка протоколов TCP и IPВ 1970-х годах разработка Arpanet достигла огромных успехов.
В октябре 1971 года Рэй Томлинсон отправил первое электронное письмо, и в США все больше библиотек подключались к Arpanet. Серф и Роберт Э. Кан, компьютерные ученые, которые разработали Программу управления передачей (TCP), программу управления передачей, в 1974 году, стали еще одной важной вехой.
Это позволило обеспечить всеобъемлющую связь между разрозненными сетями. Позже TCP был разделен на модульную архитектуру: Интернет-протокол (IP) и протокол управления передачей (TCP).. Для чего именно предназначены эти два протокола, вы можете узнать из раздела «Как работает Интернет».
С появлением интернет-протокола название «Интернет» для постоянно расширяющейся сети также постепенно завоевало популярность.
Удобный интернет для всех
В 80-х годах Интернет, наконец, стал более удобным для пользователей.
Благодаря так называемой системе доменных имен (DNS), разработанной в 1984 году, пользователям больше не нужно было запоминать конкретные IP-адреса из четырех блоков цифр, но они также могли подключаться к нужному компьютеру по фиксированным URL-адресам.
Постепенно Интернет начал распространяться и за пределы академических кругов. Основу для этого заложил Национальный научный фонд, который в 1986 году начал объединять суперкомпьютеры в Соединенных Штатах в сеть, создав таким образом NSFnet. Таким образом, был наведен мост между академическим и частным использованием Интернета, и теперь Интернет постепенно распространяется и за пределы Соединенных Штатов. После этого все прошло довольно быстро.
Mosaic был первым браузером, который также мог отображать графику и встроенный контент веб-страницы.
В 1989 году в ЦЕРНе были разработаны основы Всемирной паутины (WWW). Интернет-провайдеры, такие как Delphi, AOL и CompuServe, начали предоставлять доступ к Интернету домохозяйствам в США в 1992 году, а первые частные лица в Германии подключились к Интернету лишь немного позже. В 1993 году появился первый браузер Mosaic, который позволял графически отображать содержимое WWW. В 1997 году пользователи впервые получили возможность беспроводного подключения к Интернету через беспроводные локальные сети (Wi-Fi).
Интернет сегодня
Сегодня огромное количество данных отправляется в Интернет всего за одну минуту.
А сегодня? Согласно прогнозу Statista на 2019 год, глобальное число пользователей Интернета в 2021 году должно составить 4,14 миллиарда пользователей находиться. Люди уже давно выходят в Интернет не только через ПК, но и с помощью смартфонов, планшетов, смарт-телевизоров и других интеллектуальных устройств, таких как роботы-пылесосы, лампы накаливания или холодильники.
Некоторые вещи изменились: благодаря 5G в наши дни возможны особенно быстрые сотовые соединения, а спутниковое подключение к Интернету теперь доступно через Starlink. Однако принцип работы и базовая инфраструктура Интернета практически не изменились.
Инфраструктура Интернета: клиенты, кабели, маршрутизаторы, модемы, провайдеры
Как упоминалось ранее, Интернет — это сеть, состоящая из клиентов и серверов, все из которых подключены друг к другу.
Для двух клиентов это по-прежнему легко сделать, используя только один кабель или беспроводное соединение. Однако чем больше устройств необходимо подключить друг к другу, тем сложнее становится сеть. Для подключения примерно десяти компьютеров напрямую друг к другу потребуется 45 кабелей. Чтобы упростить задачу, есть маршрутизаторы.
Маршрутизаторы — это небольшие компьютеры, которые обеспечивают передачу и получение данных нужными компьютерами. Так что вы можете думать о них примерно как о сотрудниках дорожной полиции, отвечающих за трафик. Если мы подключим наши первоначальные десять компьютеров с помощью маршрутизатора, нам понадобится всего десять кабелей – что значительно эффективнее.
Модемы: как данные поступают в телефонную, кабельную или оптоволоконную сеть
Теперь, чтобы расширить нашу сеть, мы можем объединить несколько сетей в сеть с большим количеством маршрутизаторов в качестве узловых точек. Однако подключение всех маршрутизаторов в мире к сетевым кабелям потребовало бы огромных усилий. Но в этом нет необходимости, поскольку под землей уже есть инфраструктура, которая может быть использована для создания сетей: телефонные, (телевизионные) кабельные и оптоволоконные линии. Однако для того, чтобы ваши данные могли быть отправлены и получены, их необходимо сначала сделать доступными для передачи по соответствующей линии. Об этом позаботится модем.
Прежде чем данные поступят в телефонную, кабельную или оптоволоконную сеть, их необходимо сначала преобразовать с помощью модема.
Модемы либо встроены непосредственно в маршрутизатор, либо подключены к маршрутизатору отдельно. Они преобразуют ваши данные таким образом, чтобы их можно было передавать по телефонной, кабельной или оптоволоконной линии. При получении они будут преобразованы обратно.
Интернет-провайдер и интернет-узел
Таким образом, благодаря маршрутизатору и модему мы теперь можем подключаться к телефонной, кабельной или оптоволоконной сети.
Но как нам теперь попасть из этой сети в другую? И как, например, электронное письмо из Германии попадает в Соединенные Штаты? Об этом заботятся интернет-провайдеры (ISP).
Интернет-провайдеры — это компании, у которых есть специальные маршрутизаторы, которые направляют весь трафик своей сети на интернет-узлы. Таким образом, данные из сети одного провайдера попадают в сеть другого. И вот, как и электронная почта из Германии, приходит в Соединенные Штаты.
Это лишь небольшой фрагмент крупнейшего в мире интернет-узла DE-CIX.
В мире насчитывается около 340 интернет-узлов (сокращенно XIP для «точек обмена через Интернет»). Они соединены друг с другом огромными волоконно-оптическими кабелями длиной в километры под землей и даже под океанами. Сеть между интернет-узлами также часто называют магистралью Интернета обозначите. Крупнейшим в мире коммерческим интернет-узлом является DE-CIX, расположенный во Франкфурте-на-Майне.
Как работает Интернет?
Теперь мы знаем, какая инфраструктура используется для передачи наших данных из пункта А в пункт Б. Однако мы до сих пор не знаем, как наши сообщения и данные передаются туда и обратно. В основе передачи данных лежат две концепции: пакеты и протоколы.
Когда данные отправляются через Интернет, будь то электронное письмо, твит или веб-страница, их сначала необходимо разбить на небольшие сегменты, называемые пакетами. Затем эти пакеты последовательно поступают к получателю через различные сети и маршрутизаторы, где они собираются обратно в свою первоначальную форму.
Поток данных в Интернете регулируется несколькими протоколами из семейства интернет-протоколов. Наиболее важными из них являются протокол управления передачей (TCP) и Интернет-протокол (IP). IP-адрес — это система правил, которая определяет, как информация передается с одного компьютера на другой через интернет-соединение. То, куда должны направляться данные, определяется так называемым IP-адресом.
Протокол TCP заботится о том, чтобы пакеты успешно доставлялись получателю. Он предназначен для обеспечения того, чтобы пакеты не были потеряны, пакеты были собраны в правильном порядке и не было никаких задержек. В случае потери одного или нескольких пакетов (потери пакетов) TCP повторно отправляет запрос на отправку недостающих пакетов.
Это происходит, когда вы заходите на веб-сайт
Теперь давайте кратко рассмотрим, какие процессы происходят в фоновом режиме, когда вы заходите на веб-страницу в браузере. Допустим, вы хотите открыть веб-страницу включения, вы даете «turn-on.de » войдите в адресную строку вашего браузера и нажмите Enter. Сейчас выполняются следующие процессы:
- Ваш браузер отправляет запрос вашему интернет-провайдеру. Это сделано для того, чтобы выяснить, как получить IP-адрес от turn-on.de гласит. Для этого ваш провайдер использует так называемый DNS-сервер, который работает аналогично телефонной книге. Как только он найдет подходящий IP-адрес для веб-сайта, он отправит его обратно в ваш браузер через провайдера.
- Благодаря IP-адресу ваш браузер теперь знает, на каком сервере находится ВКЛЮЧЕННЫЙ веб-сайт. Теперь ваш браузер отправляет запрос на целевой сервер, чтобы отправить ему копию веб-страницы.
- Сервер удовлетворит запрос и разделит веб-сайт на небольшие пакеты, которые затем будут отправлены на ваше устройство по протоколу TCP/IP.
- Ваш браузер повторно соберет отдельные пакеты, и веб-страница появится на вашем дисплее.
Вы можете думать о DNS-сервере как о телефонной книге. Он ищет соответствующий IP-адрес для введенного URL-адреса.
Эти процессы выполняются за доли секунды, и пакеты данных могут совершать очень длительное путешествие по множеству различных маршрутизаторов и интернет-узлов.
