Интернет-архитектура.
Несмотря на то, что Интернет все еще является молодой технологией, сейчас трудно представить жизнь без него. Каждый год инженеры создают все больше устройств для интеграции с Интернетом. Эта сеть сетей пересекает земной шар и даже простирается в космос. Но что заставляет его работать?
Чтобы понять Интернет, полезно рассматривать его как систему, состоящую из двух основных компонентов. Первый из этих компонентов - это оборудование. Это включает в себя все, от кабелей, по которым каждую секунду передается терабит информации, до компьютера, который находится перед вами.
Другие типы оборудования, поддерживающего Интернет, включают маршрутизаторы, серверы, вышки сотовой связи, спутники, радио, смартфоны и другие устройства. Все эти устройства вместе создают сеть сетей. Интернет - гибкая система - она мало меняется по мере того, как элементы присоединяются к сетям по всему миру и покидают их. Некоторые из этих элементов могут оставаться довольно статичными и составлять основу Интернета. Другие более периферийны.
Эти элементы являются связями. Некоторые из них являются конечными точками - компьютер, смартфон или другое устройство, которое вы используете для чтения, может считаться одним. Мы называем эти конечные точки клиентами. Машины, хранящие информацию, которую мы ищем в Интернете, являются серверами. Другие элементы - это узлы, которые служат связующим звеном на маршруте движения. Кроме того, существуют линии передачи, которые могут быть физическими, как в случае кабелей и оптоволокна, или они могут быть беспроводными сигналами со спутников, сотовых телефонов или вышек 4G или радио.
Все это оборудование не могло бы создать сеть без второго компонента Интернета: протоколов. Протоколы - это наборы правил, которым машины следуют для выполнения задач. Без общего набора протоколов, которым должны следовать все машины, подключенные к Интернету, связь между устройствами невозможна. Различные машины не смогут понимать друг друга или даже передавать информацию осмысленным образом. Протоколы предоставляют как метод, так и общий язык для машин, используемых для передачи данных.
На следующей странице мы более подробно рассмотрим протоколы и то, как информация передается в Интернете.
Дело протоколов
Интернет - это глобальная сущность, которую можно назвать самой большой машиной на Земле.
Вы, наверное, слышали о нескольких протоколах в Интернете. Например, протокол передачи гипертекста - это то, что мы используем для просмотра веб-сайтов через браузер - это то, что означает http перед любым веб-адресом. Если вы когда-либо использовали FTP-сервер, вы полагались на протокол передачи файлов. Подобные и многие другие протоколы создают основу, в которой должны работать все устройства, чтобы быть частью Интернета.
Двумя наиболее важными протоколами являются протокол управления передачей (TCP) и Интернет-протокол (IP). Мы часто группируем их вместе - в большинстве дискуссий об Интернет-протоколах вы будете видеть их в списке как TCP / IP.
Что делают эти протоколы? На самом базовом уровне эти протоколы устанавливают правила прохождения информации через Интернет. Без этих правил вам потребовались бы прямые подключения к другим компьютерам для доступа к информации, которую они хранят. Вам также понадобится и ваш компьютер, и целевой компьютер, чтобы понимать общий язык.
Вы, наверное, слышали об IP-адресах. Эти адреса соответствуют Интернет-протоколу. Каждое устройство, подключенное к Интернету, имеет IP-адрес. Вот так одна машина может найти другую в огромной сети.
Версия IP, которую большинство из нас использует сегодня, - это IPv4, основанный на 32-битной адресной системе. У этой системы есть одна большая проблема: у нас заканчиваются адреса. Вот почему Инженерная группа Интернета (IETF) еще в 1991 году решила, что необходимо разработать новую версию IP, чтобы создать достаточное количество адресов для удовлетворения спроса. В результате получилась 128-битная адресная система IPv6. Этого достаточно, чтобы удовлетворить растущий спрос на доступ в Интернет в обозримом будущем.
Когда вы хотите отправить сообщение или получить информацию с другого компьютера, протоколы TCP / IP делают возможной передачу. Ваш запрос распространяется по сети, попадая на серверы доменных имен (DNS) на пути к поиску целевого сервера. DNS направляет запрос в правильном направлении. Как только целевой сервер получит запрос, он может отправить ответ на ваш компьютер. Данные могут пройти совершенно другой путь, чтобы вернуться к вам. Такой гибкий подход к передаче данных является частью того, что делает Интернет таким мощным инструментом.
Давайте подробнее рассмотрим, как информация передается в Интернете.
Пакет, пакет, кто получил пакет?
Инфраструктура Интернета включает спутниковые системы.
Чтобы получить эту статью, ваш компьютер должен был соединиться с веб-сервером, содержащим файл статьи. Мы будем использовать это в качестве примера того, как данные передаются через Интернет.
Сначала вы открываете свой веб-браузер и подключаетесь к нашему веб-сайту. Когда вы это делаете, ваш компьютер отправляет электронный запрос через ваше интернет-соединение вашему интернет-провайдеру. Интернет-провайдер направляет запрос на сервер, расположенный дальше по цепочке в Интернете. В конце концов, запрос попадет на сервер доменных имен (DNS).
Этот сервер будет искать совпадение с введенным вами доменным именем (например, www.howstuffworks.com). Если он найдет совпадение, он направит ваш запрос на правильный IP-адрес сервера. Если он не найдет совпадения, он отправит запрос дальше по цепочке на сервер, у которого есть дополнительная информация.
В конечном итоге запрос поступит на наш веб-сервер. Наш сервер ответит отправкой запрошенного файла серией пакетов. Пакеты - это части файла размером от 1000 до 1500 байтов. У пакетов есть верхние и нижние колонтитулы, которые сообщают компьютерам, что содержится в пакете и как эта информация совпадает с другими пакетами для создания целого файла. Каждый пакет возвращается по сети обратно на ваш компьютер. Пакеты не обязательно идут по одному и тому же пути - они обычно проходят путь наименьшего сопротивления.
Это важная особенность. Поскольку пакеты могут проходить разными путями, чтобы добраться до места назначения, информация может перемещаться по перегруженным областям в Интернете. Фактически, пока остаются некоторые соединения, целые разделы Интернета могут выходить из строя, а информация может перемещаться из одного раздела в другой - хотя это может занять больше времени, чем обычно.
Когда пакеты попадают к вам, ваше устройство размещает их в соответствии с правилами протоколов. Это похоже на сборку пазла. Конечный результат - то, что вы видите эту статью.
Это справедливо и для других типов файлов. Когда вы отправляете электронное письмо, оно разбивается на пакеты перед масштабированием по Интернету. Телефонные звонки через Интернет также преобразуют разговоры в пакеты с использованием протокола передачи голоса по Интернету (VoIP). Мы можем поблагодарить пионеров сетей, таких как Винтон Серф и Роберт Кан, за эти протоколы - их ранняя работа помогла создать масштабируемую и надежную систему.
Вот как вкратце работает Интернет. Если вы внимательно посмотрите на различные устройства и протоколы, вы заметите, что картина намного сложнее, чем приведенный нами обзор.
