Все о работе сети Интернет: просто о сложном

Интернет – то, без чего невозможно представить современный мир. При помощи подключения к Сети люди получают информацию, обмениваются данными, отдыхают, развлекаются, учатся и даже работают. Здесь можно найти ответ почти на любой вопрос.

Но мало кто задумывается о том, как работает сеть Интернет. В данной статье рассмотрим ключевые моменты соответствующего процесса. Информация, представленная ниже, пригодится как рядовому пользователю, так и системному или сетевому администратору.

Определение

Само слово «Интернет» произошло от английского «interconnected networks». Означает в дословном переводе «взаимно соединенные сети». Инженеры конца 20-го века интересовались соединением компьютеров для обмена информации. За счет данной затеи и появилась Сеть.

Интернет – международная система компьютерных сетей, базирующаяся на базе IP и маршрутизации IP-пакетов. В ней компьютеры по всему миру объединены в единое целое. Они могут передать и принимать информацию по специальным каналам связи. Работу Сети обеспечивают системно значимые узлы.

Интернет простыми словами – соединенные удаленно компьютеры с поддержкой дистанционного обмена информации в пределах установленных «рамок». В современном мире сюда относят еще и смартфоны, умные часы, планшеты. Иногда – бытовую технику с поддержкой подключения к интернету.

Базируется Сеть на стеках протоколов TCP/IP. Сегодня доступны различные стандарты подключения, включая:

• 3G;
• 4G;
• 5G.

Сами сети бывают разными по масштабу и доступности. Глобальная Сеть – это и есть «тот самый» Интернет, при помощи которого люди могут слушать музыку, скачивать и выгружать данные, работать и общаться.

Историческая справка

Рассматривая устройство интернета, невозможно не обратить внимание на историю его развития. Она началась в 1962 году. Первые попытки в создании «всемирной паутины» предпринял некий Джозеф Ликлайдер. Он описал в своей работе под названием «Галактическая Сеть» первую подробную концепцию интернета.

Чуть позже, но в том же году, Пол Бэран предложил в своем докладе разработать децентрализованную систему связи между компьютерами. Все устройства в подобном «объединении» должны быть равноправными. Это позволило бы сохранить информацию и работоспособность системы даже при выходе из строя одного/нескольких компьютеров.

После «холодной войны» в США выделили средства на разработку и исследования в выбранном направлении. Через несколько лет поступило предложение о создании собственной внутренней сети. Согласно задумке, система должна была объединить компьютеры в Управлении перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США.

Соответствующий комплекс работ был поручен:

• Калифорнийскому университету в Лос-Анджелесе;
• Стэнфордскому исследовательскому институту;
• университету в Юте;
• Калифорнийскому университету Санта-Барбары.

Эти учреждения были соединены при помощи специального кабеля связи. Специалисты вместе с Фрэнком Хартом начали активную разработку интернета.

К 1969 году основная масса технических проблем была устранена. Тогда появилась самая первая объединенная инфраструктура компьютерных сетей, объединяющая 4 образовательных учреждения, находящихся на значительном расстоянии друг от друга.

Ближе к современности

Нужно было работать дальше – удерживать сеть в подключенном стабильном состоянии долгое время не получалось. Сначала в выбранном направлении осуществлялось стремительное развитие, к процессу подключились различные ученые. К 1971 году появилась первая программа с возможность передачи электронной почты.

Через 2 года к концу подошли работы по прокладке трансатлантического телефонного кабеля. Он открыл доступ к Сети первым европейским компаниям. Так появилась ее международная интерпретация. Именно такой вариант носит название «интернет».

С 70-х по 80-е годы интернет использовался для:

• рассылки новостей;
• обмена электронной почтой;
• выкладывания объявлений.

Соответствующий вариант, получивший название ARPANET, не мог автоматически взаимодействовать с другими компьютерными сетями. Из-за этого дальнейшее развитие направления пришлось прекратить.

Протоколы передачи данных стремительно развивались, что приводило к трудностям при объединении и взаимодействии сетей, базирующихся на различных стандартах. Пришлось вводить стандартизацию и разработку универсальных протоколов передачи информации. Соответствующие проблемы разрешились за счет:

• ICMP;
• IP;
• Telnet;
• FTP;
• DNS;
• UDP;
• TCP.

Принцип устройства интернета поменялся. Так он стал более похожим на ту Сеть, что известна современным пользователям.

В начале 1983 года ARPANET удалось перевести на TCP/IP. Этот вариант по сей день является актуальным. Применяется для различных целей. Пример – наслоение компьютерных сетей друг на друга. Именно тогда за ARPANET был закреплен термин «интернет».

К 1984 году NSF создала межвузовскую сеть – NSFNet. Она обладала большей пропускной способностью, забирая «лавры славы» у ARPA. Но к 1989 году Тим Бернерс-Ли предложил совершенно новую концепцию Всемирной паутины – WWW. Тогда же появились HTML и HTTP, а также универсальные идентификаторы URL. Благодаря этим компонентам клиенты могут видеть интернет в той форме, в которой он существует сейчас.

Лихие 90-е

В 1990 году ARPA потеряла свою конкурентоспособность. Говоря простым языком, проект был закрыт. Слово «интернет» получило статус своеобразного нарицательного термина.

В 1991 году NSFNet открыл обычным пользователям доступ ко Всемирной паутине. Через 2 года браузер NSCA Mosaic помог сделать работу более удобной. Это – первая «современная» адаптация подключения для среднестатистического клиента.

До 1995 года стремительно возрастало количество пользователей Интернета. После NSCFNet вернулась в научные круги, отложив маршрутизацию имеющегося трафика более развитым провайдерам. Так Всемирная паутина стала своеобразным синонимом Интернета.

В начале 2000-х рассматриваемая область начала развиваться еще быстрее за счет своей доступности. К ней начали подключать ранее обособленно существовавшие сетки вроде Usenet и Bitnet. Интернет стал одним из самых важных аспектов жизни человека, получив множество способов применения.

Принцип работы

О том, как функционирует и устроен современный интернет сказано многое. Далее будет предложена информация для чайников. Она поможет разобраться с принципами работы Сети новичкам.

Принцип работы сети Интернет – прост и логичен. Они являются доступными для понимания любому человеку. Даже тому, кто использует Сеть в качестве «места для отдыха», не вникая в технические особенности процесса. Далее подробно рассмотрим, как функционирует глобальная интернет-сетка.

Internet – это обычная сеть передачи данных. Ее отличительной чертой является масштаб. «Габариты» подобного подключения глобальны. Она включает в себя программно-аппаратное оборудование и соединяющие каналы связи. Такой «состав» имеется у всех компьютерных сетей.

В виде оборудования выступают:

• сетевые устройства;
• серверы;
• клиенты.

Клиент для чайников – это любое устройство, которое может подавать запросы на получение информации. Когда данные поступают, происходит отображение полученных электронный материалов в доступном для пользователя виде. Сведения выводятся на компьютеры, ноутбуки, планшеты, смартфоны, телевизоры и не только.

Сервер – это устройство, на котором будет храниться сетевая информация. Она представлена в виде баз данных. Просто находится на сервере до тех пор, пока клиент не запросит ее. База помогает предоставить ответ на информационные запросы. После обработки «команды» начинается передача электронных материалов клиенту.

Сетевое оборудование

Имеет смысл отдельно рассмотреть сетевое оборудование. Это – очень важный момент в функционировании сетей. Под ним принято понимать канал связи между клиентом и сервером. Схема передачи информации предусматривает:

1. Направление на сервер через клиента того или иного информационного запроса. Можно сказать – команды. Здесь устанавливается соединение с server.
2. Поступление через сервер на оборудование имеющегося запроса.
3. Обработку сервером соответствующей команды. На данном этапе происходит формирование ответа (результата).
4. Передача с сервера при помощи сетевого оборудования клиенту того или иного ответа.

Чтобы в мировой паутине не было сбоев, требуется постоянная поддержка работы серверов и сетевого оборудования.

К соответствующим устройствам относят:

• коммуникаторы;
• модемы;
• маршрутизаторы;
• каналы связи.

Подробно рассматривать данные компоненты не стоит – они знакомы каждому. Модем помогает конвертировать информацию из цифрового типа в аналоговый. Обратный вариант тоже работает. Это делается для того, чтобы можно было передавать данные по различным каналам связи.

Маршрутизаторы – это места хранения «Таблиц маршрутизации». Они предусматривают включение в свой состав адресов и соответствующих им пакетов данных. Через коммуникаторы информация передается напрямую между двумя устройствами. Этот процесс обеспечивается за счет кабельного подключения. Устройства при подобных обстоятельствах должны находиться на относительно небольших расстояниях.

Коммутаторы – компоненты, без которых трудно представить локальную сеть. Модемы и маршрутизаторы подходят для глобальной сетки.

Узлы

Описание того, как устроен и работает современный интернет, в общий чертах для чайников уже представлено. Теперь можно углубиться в соответствующие процессы. Стоит знать об узлах. Это – клиенты и серверы. Без них отправлять и передавать данные не получится ни при каких обстоятельствах.

Узел сети – это соединенные между собой устройства, которые входят в состав «сеток». То, из чего состоит соответствующая «группа компьютеров». Узлы бывают универсальными (телефоны, компьютеры, серверы и так далее), а также специальные (концентраторы, коммутаторы и маршрутизаторы).

Узел имеет первостепенную роль в схеме функционирования Internet. Серверы и иные клиенты – это относительно универсальные устройства. Но у них есть одно ключевое предназначение – хранение электронный материалов.

Классическая формулировка понятия «сервер» отличается от этого же термина, но относительно сетевого узла от Internet. Серверы Глобальной паутины принято называть веб-сервером:

1. Веб-сервер – программное обеспечение и компьютер, на котором оно установлено и работает. Обрабатывает HTTP-запросы/ответы со стороны клиента. Соответствующие команды могут включать в себя HTML-странички, файлы, медиа, графику, потоки и иные данные.
2. Серверы – мощные и надежные компьютеры. На них в режиме 24/7 поддерживается работа Internet. Сервером осуществляется получение трафика другими устройствами, перекодировка доменов в IP-адреса, хранение общих сетевых данных. Если обычные компьютеры отключатся от «сетки», серверы сохранят общую работоспособность и информацию.
3. Клиент – браузер. Через него передается информация от пользователя на домен и наоборот. Функционирует как самостоятельное онлайн приложение. Клиентом выступают не только соответствующие программы, но и устройства, на которых они инициализированы. Веб-сервер будет получать от clients запросы на выдачу ресурсов с URL-адресами.

В описание ресурсов «сеток» можно включить HTML-странички, файлы, графику, а также иные сведения в электронном виде, запрашиваемые клиентами. В ответ на подобные запросы веб-серверы будут пересылать искомые данные. Обмен по типу «запрос-ответ» осуществляется при помощи протоколов HTTP.

О протоколах

Международная «сетка», схема которой теперь понятна и подробно описана, базируется на функционировании протоколов. Рассматриваемый вопрос требует изучения «сетевого протокола». Это – набор алгоритмов, который обеспечивает возможность соединения и обмена информации между устройствами в пределах «сетки».

Существуют различные варианты классификации протоколов. Они делятся «классически» на несколько уровней:

1. Физический. Отвечает за характеристику свойств линий связи.
2. Канальный. Определяет алгоритм использования сетевыми узлами имеющегося физического уровня.
3. Сетевой. Отвечает за адресацию, организацию и передачу. С его помощью можно отправить сообщение другому пользователю.
4. Транспортный. Регулирует адресацию и доставку «писем».
5. Сеансовый. Отвечает за работу программного обеспечения, инициализированного на взаимодействующих по «сетке» разных компьютерах.
6. Представления. Может проводить конвертацию информации из внутреннего в формат передачи.
7. Прикладной. Связующее звено между ПО и иными уровнями. Это – сетевые пользовательские программы с ориентированным на «обычного человека» интерфейсом.

На всех уровнях сетевые протоколы будут отвечать за то, как компьютер передает информацию и работает.

К ключевым веб-протоколам сегодня относят:

• FTP;
• POP3;
• HTTP;
• TCP/IP;
• FTP;
• SMTP.

Задумываясь над тем, как устроен Internet, приходится изучать много информации. Немаловажным моментом является система адресов.

Адресная система

В режиме реального времени к Глобальной «сетке» подключается огромное множество узлов (устройств различного типа). Это приводит к тому, что каждый компонент необходимо грамотно идентифицировать. Организовывать соответствующий вопрос помогает IP-адрес.

Это – уникальная комбинация (доменное имя), которое создается с учетом того, что Всемирная паутина представлена «сетью сеток», а не просто соединенными между собой устройствами. Поэтому каждый IP включает в себя:

• адрес сети (домена);
• адрес самого узла (устройства).

Первая часть кода – это идентификатор «сетки». Цифры тут присваиваются при регистрации домена в ICANN. За счет такого подхода каждый домен обладает уникальным идентификатором.

Вторая часть кода, идентифицирующая непосредственно отдельное самостоятельное устройство – это адрес узла (или хоста). Подобная запись присваивается системным администратором или иным специалистом, отвечающего за регулировку работы домена.

Сегодня существуют 2 наиболее популярных версий IP-адресов:

1. IPv4. Это – 32-битное число, которое записывается в виде 4 десятичных чисел. Их значения могут варьироваться от 0 до 255. Разделяются точками.
2. IPv6. 128-битное число. Разделитель – двоеточие.

Запись адреса в цифровом виде – это хорошо организованная работа для устройства. Только пользователю не слишком удобно задействовать подобные записи. Для того, чтобы устранить соответствующую проблему, каждый домен начал получать мнемонический адрес. Он состоит из слов, прописанных латинскими буквами.

Домены

Интернет схемы достаточно просты для понимания. Особенно если углубленно изучать их. Важным компонентом является домен. Термин имеет множество определений, но стоит сконцентрироваться лишь на понятиях, относящихся к «сеткам».

Домен – область, единица структуры. Они позволяют структурировать «сетки» по тем или иным признакам. Система доменов имеет четкую иерархию. Существуют различные доменные уровни.

На первом – три вида:

1. Географические. Они предусматривают состав из двух букв. Соответствующая запись обозначает страну.
2. Административные. Состоят из трех латинский букв. Указывают на коммерческие компании, правительственные и образовательные организации.
3. Тематические. Это – описание из английских слов. Оно будет характеризовать тематику того или иного сайта.

Таким образом происходит идентификация. Один домен может включать в себя несколько серверов и устройств.

DNS-сервер

DNS-сервер – серверы, расположенные по всему миру. Они отвечают за функционирование той или иной части «сетки». Все компании, получающие домены, должны создавать каталоги, включающие в себя мнемонические и соответствующие им IP-адреса устройств, включенных в домены. Каталог будет разрабатываться на одном из серверов. Компьютер, имеющий соответствующее хранилище – это и есть DNS-сервер.

Главным его предназначением является предоставление информации об адресах, имеющихся в его каталоге. Происходит это по запросу со стороны клиентов. При необходимости за несколько минут можно найти компьютер даже в самой большой «сетке» связанных между собой устройств.

Поиск в основном необходим для обнаружения конкретных файлов на тех или иных компьютерах. Провести соответствующую процедуру по IP и мнемоническому адресу не получится. Этого мало.

Поэтому для определения местоположения и извлечения документа из Всемирной паутины происходит присваивание ему адреса URL. Это – унифицированный указатель информационного ресурса. Он состоит из:

1. Названия протокола, по которому передается сигнал на поиск информации.
2. Адреса сервера.
3. Наименования искомого документа на сервере.

Имя файла будет отличаться от того, что привыкли видеть клиенты в Windows. Это связано с тем, что в основе клиент-серверных моделях применяется Unix. Там действуют иные принципы записи файловых имен.

Уровни

Разобравшись с тем, как работает интернет, что дает протокол, а также как составляется доменное имя, можно рассмотреть сетевые уровни. Соответствующее понятие зародилось в начале «нулевых».

Всемирная паутина делится на несколько уровней:

• видимая часть;
• невидимая часть.

Обычный интернет – это всем известные социальные сети, поисковики, стриминговые сервисы, сайты. Он дает возможность беспрепятственного поиска информации и решений по тем или иным вопросам.

Подводный интернет – тоже его видимая часть. Ссылки на него встречаются реже. Чаще представлен сайтами-клубами по интересам.

Глубинная Сеть – самый доступный вариант из невидимой «категории». Содержит сомнительный с точки зрения законности софт. Пример – хакерские форумы и заблокированные веб-страницы. Подключение возможно через прокси.

Даркнет предусматривает вход через Tor. Уровень, на котором осуществляется торговля наркотиками, людьми, а также секретными документами и нелегально добытыми сведениями.

Закрытый интернет – вопрос, который подвергается сомнениям. На этом уровне могут храниться отчеты о тайных правительственных исследованиях и опытах. Доступ возможен исключительно в замкнутых системах.

Третьего типа Сети есть марианский «вариант». Предположительно здесь содержатся тайные знания о человеке и его создание. На этом уровне удастся найти ответы на самые сложные вопросы бытия. Предположительно марианский «вариант» – это выдумка.

Интернет-соединение – это важный компонент жизни человека. Лучше изучить его помогут специализированные дистанционные онлайн курсы.

P. S. Интересуют компьютерные сети, сетевые технологии, протоколы передачи данных? Обратите внимание на следующие курсы в Otus:

• «Network engineer«;
• «Network engineer. Basic«.