Современный мир невозможно представить себе без Интернета и компьютерных сетей. С их помощью люди развлекаются, отдыхают, совершают покупки, а также учатся, работают и выполняют другие действия. В качестве примера можно привести получение государственных, муниципальных и банковских услуг дистанционно – в режиме онлайн. Все это делает жизнь человека более комфортной, а возможности – широкими.
Только мало кто задумывается, откуда берется Интернет, а также каким образом он функционирует. Для пользователя на экране после подключения устройства к сети все легко и просто: нажатие на кнопку активирует операцию, подтверждение запроса осуществляет поиск данных и так далее.
Сегодня предстоит познакомиться с Интернетом более глубоко. Необходимо изучить историю его появления, а также принципы работы сетей и нюансы передачи данных по ним. Эти сведения будут полезны всем: как обычным пользователям, так и IT-специалистам. С помощью опубликованных материалов удастся понять особенности сетевого функционирования.
Определение
Интернет – это глобальная сеть. Она объединяет устройства по всему миру в единое целое, а также позволяет людям выполнять разнообразные действия: учиться, работать, отдыхать, играть, вести бизнес и так далее. От Интернета в 21 веке зависит почти все. Если у людей не будет подключения к сети, многие «привычные» действия выполнить уже не получится.
Интернет – это множество компьютеров, серверов и роутеров, которые объединены друг с другом. Они позволяют хранить и выводить информацию, а также обмениваться ей.
Состоит Интернет из:
- Локальных сетей LAN. Они соединяют близко расположенные друг к другу в физическом смысле устройства и обеспечивают совместный доступ к файлам, а также к программному обеспечению.
- Глобальных сетей WAN. Они используются для соединения устройств, расположенных на большом расстоянии друг от друга.
- Беспроводных сетей. Современный вариант соединения. Он позволяет подключать оборудование друг к другу, минуя кабели.
Все представленные выше сети связываются друг с другом оптоволокном, спутниковыми каналами, а также радиоволнами. Они переплетаются друг с другом и образовывают единое целое – Всемирную паутину. Именно так называется Интернет.
История появления
Задумываясь, откуда берется Интернет, нужно изучить историю его появления. Всего чуть больше полувека назад такой технологии практически не существовало. Развитие сети началось в 1960-х годах. Тогда ученый-информатик Леонард Клейнрок выпустил книгу под названием «Коммуникационные сети». Там он разъяснил, как можно разделять информацию на небольшие пакеты и отправлять их при помощи компьютеров. Это повлекло за собой появление математической теории коммутации пакетов.
Через 9 лет описанные технологии легли в основе сети ARPANET. Она была создана по заказу Министерства обороны США агентством передовых исследовательских проектов ARPA. Соответствующая разработка стала первым прототипом современного Интернета. С ее помощью исследовательские центры и университеты получили возможность дистанционного обмена данными. ARPANET на протяжении длительного времени оставалась закрытой. Лишь в 1973 году к ней начали подключаться разные страны.
Из-за увеличения количества конечных пользователей технология нуждалась в доработке и совершенствовании. В 1983 году Винтон Серф и Роберт Кан создали протоколы TCP и IP. Первый отвечал за то, чтобы данные доходили до получателей в полном объеме, а второй выступал в качестве идентификатора и задавал устройству точный сетевой адрес. Соответствующие технологии заложили основу современного Интернета.
Идеи о глобальной сетевой паутины прозвучали в 1989 году. Тим Бернерс Ли и Роберт Кайо предположили, что однажды появится «паутина», которая свяжет всех на планете, а также позволит быстро обмениваться данными на расстоянии. Так и вышло. В 2024 году около 66 % населения Земли – это Интернет-пользователи.
Устройство
Чтобы выйти во Всемирную паутину, необходимо иметь специальное оборудование и элементы. К ним относят:
- Кабели. С их помощью осуществляется передача данных по проводам через оптические сигналы. Кабели покрывают всю земную поверхность. Исключение – Антарктида.
- Маршрутизаторы. Они нужны для непосредственной пересылки информации. Выполняют роль своеобразных «навигаторов», которые определяют оптимальный маршрут от пользователя к пользователю.
- Браузеры. Такое название получило специальное программное обеспечение для работы с глобальной сетью. Это приложения, обрабатывающие веб-адреса и выводящие цифровые материалы на экран устройства. Они могут быть десктопными или мобильными. Наиболее популярными выступают Google Chrome, Mozilla FireFox, а также Yandex и Edge. Браузеры получают сигнал в виде зашифрованного кода, переводят его в понятный человеку язык и загружают страницы.
- Интернет-провайдеры. Они отвечают за обеспечение доступа в телекоммуникационную сеть Интернет. Бывают нескольких уровней. Провайдеры первого уровня владеют межконтинентальными кабелями, второго – имеют собственное оборудование и кабели. Они способны обеспечить доступ ко Всемирной паутине напрямую. Провайдеры второго уровня докупают «транзит» у провайдеров первого уровня. На третьем уровне находятся провайдеры, которые продают подключение ко Всемирной паутине, но не имеют собственного сетевого оборудования.
Теперь, когда основные сетевые составляющие известны, можно более детально рассмотреть некоторые значимые компоненты Интернета.
Протоколы
Чтобы информация могла перемещаться по сети, необходимо использовать специальные инструкции. Они носят название сетевых протоколов. Данные компоненты определяют, как информация будет передаваться между разными компьютерами, чтобы устройства могли понимать друг друга.
Internet Protocol Suite – сетевой протокол, управляющий Интернетом. Он гарантирует, что сообщение может перемещаться по сети и достигать места назначения. Данный компонент представляет собой набор Интернет-протоколов, в число которых входят TCP и IP.
Описать принципы функционирования компьютерных сетей помогает модель OSI – модель взаимодействия открытых систем. Она является более детализированной, чем Internet Protocol Suite и включает в себя спецификации оборудования. OSI-модель выступает в качестве достаточно сложного компонента. Она помогает разобраться в принципах сетевого функционирования в теории.
Серверы и клиенты
Сервер – это специальное устройство или программное обеспечение, которое используется для хранения данных и их выдачи пользователю по запросу. Обычно у крупных организаций servers – это огромные шкафы с мощным компьютерным «железом», позволяющим обрабатывать миллионы пользовательских команд одновременно.
С технической точки зрения сервером может выступать любое устройство, если на него можно установить серверное программное обеспечение. Это касается и телефонов, и планшетов, и даже стареньких компьютеров.
«Противоположностью» сервера является клиент – устройство или приложение, через которое пользователь будет запрашивать данные у сервера и Интернета. В качестве примеров можно привести мобильные программы и браузеры.
Особенности программного устройства
Изучая принципы работы Интернета, нужно обратить внимание не только на аппаратную его часть, но и на программную. Ее можно разделить на несколько «этапов».
Поиск IP
Каждый раз, когда человек вводит адрес сайта в URL-строку в браузере и нажимает на Enter, браузер начинает искать IP-адрес сервера, на котором размещается веб-проект. Он делает это при помощи DNS-системы. Она представляет собой своеобразную «контактную книгу» Интернета. Там записаны все IP сайтов в Сети, причем напротив их URL-адресов.
Перед обращением к DNS браузер проверяет, нет ли внутри него самого известных ранее записей, ведь человек мог уже ранее посещать интересующую его страницу. Если поиск не принес результата, запрос уходит к оперативной системе, а затем – к роутеру. Последний кэширует данные о последних действиях за тот или иной промежуток времени.
Лишь после этого браузер обращается к ближайшему DNS-серверу с запросом на передачу необходимого IP. DNS может направить запрос дальше или дать необходимый человеку ответ.
Соединение с сервером
Следующий этап, когда IP-адрес уточнен – получение необходимых данных. Для этого используются два протокола:
- TCP – для установки надежного соединения и отслеживания факта полной передачи информации;
- IP – для организации отправки информации через пакеты.
Чтобы соединиться с сервером через браузер, сначала клиент отправляет SYN – пакет запроса разрешения на соединение. Если сервер доступен, он пересылает SYN/ACK-пакет. С помощью него подключение подтверждается. Пользовательское устройство получает пакет от серверной стороны, направляя обратно пакет ACK. С этого момента соединение может рассматриваться как установленное.
HTTP-запросы
HTTP-запросы – это команды, которые направляются на сервер для разъяснения запрошенных данных. Внутри них есть несколько основных методов:
- GET. Используется для запроса данных с серверной части.
- POST. Позволяет отправлять данные из браузера на сервер. В качестве примера можно привести выгрузку документа или отправку сообщения.
HTTP-запрос должен включать в себя данные о типе браузера, временных файлах, загруженных ранее, сведения о соединении и уникальный идентификатор устройства. Другие полезные сведения для сетевых специалистов там тоже встречаются.
«Чистый» HTTP сейчас почти не встречается. Вместо него используется более совершенный и защищенный протокол HTTPS.
Работа сервера с запросом и отображение в браузере
Сервер получает запрос от клиента и обрабатывает его через специальное программное обеспечение – веб-сервер. Задача такого приложения заключается в том, чтобы понять, что нужно клиенту, а затем извлечь необходимые данные с сервера и подготовить ответ. Наиболее популярные веб-серверы – Nginx и Apache.
Как только подготовка пройдена, сервер отправляет информационные пакеты по сети. В них содержится не только запрошенный контент, но и сведения о методах сжатия и кэширования. Они пригодятся для записи в cookie-файлы.
Теперь браузеру остается показать страницу клиенту. По мере загрузки пакетов он занимается рендерингом. Так называется постепенная прорисовка контента на пользовательском экране.
Рендеринг имеет такую форму представления:
- Для работы в Интернете браузер получает от серверной части HTML-код.
- На основе полученного кода осуществляется прорисовка каркаса страницы.
- Браузер посматривает теги внутри HTML-разметки и понимает, каких сведений ему не хватает для корректного отображения сервиса.
- Браузер формирует новые GET-запросы к серверной части: просит контент, отображает верстку на CSS и так далее.
Теперь понятно, откуда взялся Интернет, а также как именно он работает. Более подробно сетевое устройство можно изучить на специальных компьютерных курсах.
P. S. Интересуют компьютерные сети, сетевые технологии, протоколы передачи данных? Обратите внимание на следующие курсы в Otus:
