Kako deluje internet? Dobro vprašanje! Njegova rast je eksplodirala, spletna mesta.com pa so nenehno predstavljena na televiziji, radiu in revijah. Ker je postalo pomemben del našega življenja, ga je treba dobro razumeti, da bi to orodje čim bolj učinkovito uporabljali. Ta članek pojasnjuje koncepte in vrste interneta, njegovo osnovno infrastrukturo in tehnologije, ki to omogočajo.
globalno omrežje
Internet je običajno opredeljen na naslednji način. Je globalno omrežje računalniških virov, povezanih z visoko zmogljivimi komunikacijskimi linijami in skupnim naslovnim prostorom. Zato mora imeti vsaka naprava, povezana z njo, edinstven ID. Kako je urejen IP naslov računalnika? Internetni naslovi IPv4 so zapisani v obliki nnn.nnn.nnn.nnn, kjer je nnn število med 0 in 255. Okrajšava IP pomeni Internetworking Protocol. To je eden od osnovnih konceptov interneta, a o tem kasneje. En računalnik ima na primerid je 1.2.3.4, drugi pa 5.6.7.8.
Če se z internetom povežete prek ponudnika internetnih storitev, je uporabniku običajno dodeljen začasni naslov IP za čas oddaljene seje dostopa. Če je povezava vzpostavljena iz lokalnega omrežja (LAN), ima lahko računalnik bodisi stalni ID bodisi začasni ID, ki ga zagotavlja strežnik DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol). V vsakem primeru, če je računalnik povezan z internetom, ima edinstven IP naslov.
Ping program
Če uporabljate operacijski sistem Microsoft Windows ali eno od različic Unixa, obstaja priročen program, ki vam omogoča preverjanje internetne povezave. Imenuje se ping, verjetno po zvoku, ki so ga oddajali stari podmorniški sonarji. Če uporabljate Windows, morate zagnati okno ukaznega poziva. V primeru operacijskega sistema, ki je vrsta Unixa, pojdite v ukazno vrstico. Če vnesete na primer ping www.yahoo.com, bo program poslal sporočilo z odmevno zahtevo ICMP (Internet Control Message Protocol) na določen računalnik. Anketni stroj bo odgovoril. Program ping šteje čas, potreben za vrnitev odgovora (če ga). Tudi, če vnesete ime domene (na primer www.yahoo.com), bo pripomoček prikazal naslov IP računalnika.
Protokolski paketi
Torej, računalnik je povezan v omrežje in ima edinstven naslov. Da bo "lubakam" jasno, kako deluje internet, morate razumeti, kako deluje računalnik"pogovarja" z drugimi stroji. Recimo, da je IP naslov naprave uporabnika 1.2.3.4 in želi poslati sporočilo "Živjo, računalnik 5.6.7.8!" na stroj z naslovom 5.6.7.8. Očitno je treba sporočilo posredovati po katerem koli kanalu, ki povezuje uporabnikov računalnik z internetom. Recimo, da je sporočilo poslano po telefonu. Besedilo je treba pretvoriti v elektronske signale, jih oddati in nato ponovno predstaviti kot besedilo. Kako se to doseže? Z uporabo paketa protokolov. Vsak računalnik je nujen za komunikacijo v globalnem omrežju in je običajno vgrajen v operacijski sistem. Paket se imenuje TCP / IP zaradi dveh glavnih komunikacijskih protokolov, ki se uporabljata v njem. Hierarhija TCP/IP je naslednja:
- Aplikacijski sloj. Uporablja posebne protokole za WWW, e-pošto, FTP itd.
- Protokolna plast za nadzor prenosa. TCP usmerja pakete v določene programe z uporabo številke vrat.
- Sloj internetnega protokola. IP usmerja pakete na določen računalnik z naslovom IP.
- Raven strojne opreme. Pretvarja binarne podatke v omrežne signale in obratno (na primer omrežna kartica Ethernet, modem itd.).
Če sledite poti "Živjo, računalnik 5.6.7.8!" Zgodilo se bo nekaj takega:
- Obdelava sporočil se začne pri protokolu zgornje plasti in deluje navzdol.
- Če je poslano sporočilo dolgo, vsak nivo, skozi katerega se pošiljaprehodov, ga lahko razdeli na manjše dele podatkov. To je zato, ker so informacije, poslane prek interneta (in večine računalniških omrežij), v obvladljivih delih, imenovanih paketi.
- Paketi se pošljejo v transportno plast za obdelavo. Vsakemu od njih je dodeljena številka vrat. Številni programi lahko uporabljajo paket protokolov TCP/IP in pošiljajo sporočila. Vedeti morate, kateri na ciljnem računalniku bi moral prejeti sporočilo, ker bo poslušal na določenih vratih.
- Poleg tega gredo paketi na raven IP. Tukaj vsak od njih prejme ciljni naslov (5.6.7.8).
- Zdaj, ko imajo paketi sporočil številko vrat in naslov IP, so pripravljeni za pošiljanje prek interneta. Raven strojne opreme skrbi, da se paketi, ki vsebujejo besedilo sporočila, pretvorijo v elektronske signale in prenesejo po komunikacijski liniji.
- Na drugi strani ima ponudnik internetnih storitev neposredno povezavo z internetom. Usmerjevalnik preveri ciljni naslov vsakega paketa in določi, kam ga poslati. Pogosto je naslednja postaja drug usmerjevalnik.
- Na koncu paketi dosežejo računalnik 5.6.7.8. Tu se njihova obdelava začne od protokolov nižje ravni in poteka navzgor.
- Ko paketi prečkajo višje ravni TCP/IP, odstranijo vse informacije o usmerjanju, ki jih doda računalnik pošiljatelj (kot sta naslov IP in številka vrat).
- Ko sporočilo doseže protokol zgornjega sloja, se paketi ponovno sestavijo v prvotni obliki.
Domači internet
Torej, vse zgoraj našteto pojasnjuje, kako se paketi premikajo iz enega računalnika v drugega prek omrežja WAN. Toda kaj se zgodi vmes? Kako internet v resnici deluje?
Razmislite o fizični povezavi prek telefonskega omrežja s ponudnikom telekomunikacijskih storitev. To zahteva nekaj razlage, kako deluje ponudnik internetnih storitev. Ponudnik storitev nastavi skupino modemov za svoje stranke. Običajno je povezan z namenskim računalnikom, ki nadzoruje smer pretoka podatkov od modema do internetne hrbtenice ali namenskega usmerjevalnika. To nastavitev lahko imenujemo pristaniški strežnik, ker obravnava dostop do omrežja. Zbira tudi podatke o času uporabe, pa tudi o količini poslanih in prejetih podatkov.
Ko paketi preidejo skozi telefonsko omrežje in lokalno opremo ponudnika, se pošljejo v hrbtenico ponudnika oziroma del njegove pasovne širine, ki ga je zakupil. Od tod podatki običajno potekajo skozi več usmerjevalnikov in hrbteničnih omrežij, zakupljenih vodov ipd., dokler ne najdejo cilja – računalnika z naslovom 5.6.7.8. Tako deluje domači internet. Toda ali bi bilo slabo, če bi uporabnik vedel točno pot svojih paketov po globalnem omrežju? Možno je.
Traceroute
Ko se povezujete z internetom iz računalnika z operacijskim sistemom Microsoft Windows ali različico Unixa, vam pride še en priročen program. Imenuje se Traceroute in označuje pot, ki jopaketi preidejo in dosežejo določen naslov IP. Tako kot ping ga je treba zagnati iz ukazne vrstice. V sistemu Windows uporabite ukaz tracert www.yahoo.com, v Unixu pa traceroute www.yahoo.com. Tako kot ping vam pripomoček omogoča vnos naslovov IP namesto imen domen. Traceroute bo natisnil seznam vseh usmerjevalnikov, računalnikov in drugih internetnih entitet, ki jih morajo paketi prečkati, da dosežejo cilj.
Infrastruktura
Kako je internetna hrbtenica tehnično urejena? Sestavljen je iz številnih velikih omrežij, povezanih med seboj. Ta velika omrežja so znana kot ponudniki omrežnih storitev ali NSP. Primeri so UUNet, IBM, CerfNet, BBN Planet, PSINet, SprintNet itd. Ta omrežja komunicirajo med seboj za izmenjavo prometa. Vsak NSP zahteva povezavo s tremi omrežnimi dostopnimi točkami (NAP). V njih se lahko paketni promet premika iz enega hrbtenične mreže v drugo. NSP so povezani tudi prek mestnih usmerjevalnih postaj MAE. Slednji opravljajo enako vlogo kot NAP, vendar so v zasebni lasti. NAP so bili prvotno uporabljeni za povezovanje z globalnim omrežjem. Tako MAE kot NAP se imenujeta Internet Exchange Points ali IX. Ponudniki omrežij prodajajo pasovno širino tudi majhnim omrežjem, kot so ponudniki internetnih storitev.
Osnovna infrastruktura samega NSP je zapletena shema. Večina ponudnikov omrežij na svojih spletnih mestih objavlja zemljevide omrežne infrastrukture, ki jih je mogoče zlahka najti. Realistično prikazati, kakointernet je vzpostavljen, zaradi njegove velikosti, zapletenosti in nenehno spreminjajoče se strukture bi bilo skoraj nemogoče.
Hierarhija usmerjanja
Če želite razumeti, kako deluje internet, morate razumeti, kako paketi najdejo pravo pot skozi omrežje. Ali vsak računalnik, povezan v omrežje, ve, kje se nahajajo drugi računalniki? Ali pa so paketi samo "prevedeni" v vsak stroj na internetu? Odgovor na obe vprašanji je negativen. Nihče ne ve, kje so drugi računalniki, in paketi se ne pošiljajo vsem računalnikom hkrati. Informacije, ki se uporabljajo za dostavo podatkov na njegove cilje, so vsebovane v tabelah, shranjenih na vsakem usmerjevalniku, ki je povezan z omrežjem – še en koncept interneta.
Usmerjevalniki so paketna stikala. Običajno se povezujejo med omrežji, da posredujejo pakete med njimi. Vsak usmerjevalnik ve za svoja podomrežja in katere naslove uporablja. Naprava praviloma ne pozna naslovov IP "zgornje" ravni. Velika debla NSP so povezana prek NAP. Služijo več podomrežjem, ti pa še več podomrežjem. Na dnu so lokalna omrežja s povezanimi računalniki.
Ko paket prispe na usmerjevalnik, slednji preveri naslov IP, ki ga je nanj postavil plast IP protokola na izvornem računalniku. Nato se preveri tabela usmerjanja. Če najdemo omrežje, ki vsebuje naslov IP, se paket pošlje tja. V nasprotnem primeru sledi privzeti poti, običajno do naslednjega usmerjevalnika v hierarhiji omrežja. Z upanjem, da bo vedel, kam poslati paket. Če se to ne zgodi, se bodo podatki dvignili, dokler ne dosežejo hrbtenice NSP. Upstream usmerjevalniki vsebujejo največje usmerjevalne tabele in tu bo paket poslan v pravo hrbtenico, kjer bo začel svojo pot "navzdol".
Imena domen in ločljivost naslovov
Kaj pa, če ne poznate IP naslova računalnika, s katerim se želite povezati? Kaj pa, če potrebujete dostop do spletnega strežnika, imenovanega www.anothercomputer.com? Kako brskalnik ve, kje je ta računalnik? Odgovor na vsa ta vprašanja je DNS Domain Name Service. Ta koncept interneta se nanaša na porazdeljeno bazo podatkov, ki spremlja imena računalnikov in njihove ustrezne naslove IP.
Veliko naprav je povezanih z bazo podatkov DNS in programsko opremo, ki vam omogoča dostop do nje. Ti stroji so znani kot strežniki DNS. Ne vsebujejo celotne baze podatkov, ampak le njen podmnožico. Če strežnik DNS nima imena domene, ki ga zahteva drug računalnik, ga preusmeri na drug strežnik.
Storitev domenskih imen je strukturirana kot hierarhija, podobna tisti pri usmerjanju IP. Računalnik, ki zahteva razrešitev imena, bo preusmerjen "navzgor" v hierarhiji, dokler se ne najde strežnik DNS, ki lahko razreši ime domene v zahtevi.
Ko je konfigurirana internetna povezava (na primer prek lokalnega omrežja ali prek klicne povezave v sistemu Windows), so med namestitvijo običajno določeni primarni in en ali več sekundarnih strežnikov DNS. tako,vse aplikacije, ki potrebujejo ločljivost domenskega imena, bodo lahko normalno delovale. Na primer, ko v brskalnik vnesete ime domene, se slednji poveže s primarnim strežnikom DNS. Po pridobitvi naslova IP se bo aplikacija povezala s ciljnim računalnikom in zahtevala želeno spletno stran.
Pregled internetnih protokolov
Kot že omenjeno v razdelku o TCP/IP, se v WAN uporablja veliko protokolov. Ti vključujejo TCP, IP, usmerjanje, nadzor dostopa do medijev, plast aplikacij itd. Naslednji razdelki opisujejo nekatere pomembnejše in pogosto uporabljene protokole. Tako boste bolje razumeli, kako je internet organiziran in kako deluje. Protokoli so obravnavani v padajočem vrstnem redu glede na njihovo raven.
HTTP in svetovni splet
Ena izmed najbolj uporabljenih storitev na internetu je svetovni splet (WWW). Protokol aplikacijskega sloja, ki omogoča WAN, je protokol za prenos hiperbesedila ali HTTP. Ne smemo ga zamenjevati z označevalnim jezikom hiperbesedila HTML, ki se uporablja za pisanje spletnih strani. HTTP je protokol, ki ga brskalniki in strežniki uporabljajo za medsebojno komunikacijo. Gre za protokol aplikacijskega sloja, ker ga nekateri programi uporabljajo za medsebojno komunikacijo. V tem primeru so to brskalniki in strežniki.
HTTP je protokol brez povezave. Odjemalci (brskalniki) strežnikom pošiljajo zahteve za spletne elemente, kot so strani in slike. Po njihovi službi, povezavaizklopi. Za vsako zahtevo je treba povezavo znova vzpostaviti.
Večina protokolov je usmerjenih v povezavo. To pomeni, da računalniki, ki med seboj komunicirajo, komunicirajo prek interneta. Vendar HTTP ni. Preden lahko odjemalec odda zahtevo HTTP, mora strežnik vzpostaviti novo povezavo.
Če želite razumeti, kako deluje internet, morate vedeti, kaj se zgodi, ko vnesete URL v spletni brskalnik:
- Če URL vsebuje ime domene, se brskalnik najprej poveže s strežnikom imen domene in pridobi ustrezen naslov IP.
- Brskalnik se nato poveže s strežnikom in pošlje zahtevo HTTP za želeno stran.
- Strežnik prejme zahtevo in preveri pravilno stran. Če obstaja, pošljite. Če strežnik ne najde zahtevane strani, pošlje sporočilo o napaki HTTP 404. (404 pomeni Page Not Found, kot verjetno ve vsak, ki je brskal po spletnih mestih).
- Brskalnik prejme zahtevano in povezava je zaprta.
- Brskalnik nato razčleni stran in poišče druge elemente, ki so potrebni za njeno dokončanje. Običajno so to slike, programčki itd.
- Za vsak element brskalnik vzpostavi dodatne povezave in HTTP zahteve do strežnika.
- Ko se vse slike, programčki itd. naložijo, bo stran v celoti naložena v oknu brskalnika.
Uporaba odjemalca Telnet
Telnet je storitev oddaljenega terminala, ki se uporablja na internetu. Njegova uporaba se je zmanjšala, vendar je uporabno orodje za raziskovanje globalnega omrežja. V sistemu Windows je program mogoče najti v sistemskem imeniku. Ko ga zaženete, morate odpreti meni "Terminal" in v oknu z nastavitvami izbrati Lokalni odmev. To pomeni, da lahko vidite svojo zahtevo HTTP, ko jo vnesete.
V meniju "Povezava" izberite postavko "Oddaljeni sistem". Nato vnesite www.google.com za ime gostitelja in 80 za vrata. Spletni strežnik privzeto posluša ta vrata. Ko kliknete Connect, morate vnesti GET/HTTP/1.0 in dvakrat pritisniti Enter.
To je preprosta HTTP zahteva za spletni strežnik, da dobi njegovo korensko stran. Uporabnik bi si ga moral ogledati, nato pa se bo prikazalo pogovorno okno, ki navaja, da je bila povezava izgubljena. Če želite shraniti pridobljeno stran, morate omogočiti beleženje. Nato si lahko ogledate spletno stran in HTML, ki je bil uporabljen za njeno ustvarjanje.
Večina internetnih protokolov, ki določajo, kako deluje internet, je opisanih v dokumentih, znanih kot Zahteva za komentarje ali RFC. Najdete jih na internetu. Na primer, različica HTTP 1.0 je opisana v RFC 1945.
Aplikacijski protokoli: SMTP in e-pošta
Druga široko uporabljena internetna storitev je e-pošta. Uporablja protokol aplikacijskega sloja, imenovan Simple Mail Transfer Protocol ali SMTP. To je tudi besedilni protokol, vendar je za razliko od HTTP-ja SMTP usmerjen v povezavo. Poleg tega je tudi bolj zapleten kot HTTP. V SMTP je več ukazov in vidikov kot v
Pri odpiranju poštnega odjemalca za branjee-poštna sporočila običajno gredo takole:
- Poštni odjemalec (Lotus Notes, Microsoft Outlook itd.) odpre povezavo s privzetim poštnim strežnikom, katerega IP naslov ali ime domene je običajno konfigurirano med namestitvijo.
- Poštni strežnik vedno pošlje prvo sporočilo, da se identificira.
- Odjemalec pošlje ukaz SMTP HELO, na katerega prejme odgovor 250 OK.
- Odvisno od tega, ali odjemalec preverja ali pošilja pošto itd., se strežniku pošljejo ustrezni ukazi SMTP, da se lahko ustrezno odzove.
Ta transakcija zahteve/odgovora se bo nadaljevala, dokler odjemalec ne pošlje ukaza QUIT. Strežnik se bo nato poslovil in povezava bo prekinjena.
Protokol za nadzor prenosa
Pod slojem aplikacije v skladu protokolov je plast TCP. Ko programi odprejo povezavo z drugim računalnikom, se sporočila, ki jih pošljejo, posredujejo navzgor v plast TCP. Slednji je odgovoren za usmerjanje aplikacijskih protokolov do ustrezne programske opreme na ciljnem računalniku. Za to se uporabljajo številke vrat. Vrata si lahko predstavljamo kot ločene kanale na vsakem računalniku. Na primer, med branjem e-pošte lahko hkrati brskate po spletu. To je zato, ker brskalnik in poštni odjemalec uporabljata različne številke vrat. Ko paket prispe do računalnika in se povzpne navzgor po skladu protokolov, plast TCP določi, kateri program prejme paket.številka vrat.
Številke vrat za nekatere najpogosteje uporabljene internetne storitve so navedene spodaj:
- FTP – 20/21.
- Telnet – 23.
- SMTP – 25.
- HTTP – 80.
Transport Protocol
TCP deluje takole:
- Ko plast TCP prejme podatke protokola plasti aplikacije, jih razdeli na obvladljive "kose" in nato vsakemu od njih doda glavo z informacijami o številki vrat, kamor naj se pošljejo podatki..
- Ko plast TCP prejme paket iz nižje ravni IP, se podatki glave odstranijo iz paketa. Po potrebi jih je mogoče obnoviti. Podatki se nato pošljejo zahtevani aplikaciji na podlagi številke vrat.
Tako se sporočila potujejo navzgor po protokolu na pravi naslov.
TCP ni besedilni protokol. Je zanesljiva storitev prenosa bajtov, usmerjena v povezavo. Usmerjeno na povezavo pomeni, da morata dve aplikaciji, ki uporabljata TCP, vzpostaviti povezavo pred izmenjavo podatkov. Transportni protokol je zanesljiv, saj se za vsak prejeti paket pošiljatelju pošlje potrdilo za potrditev dostave. Glava TCP vključuje tudi kontrolno vsoto za preverjanje napak v prejetih podatkih.
V glavi transportnega protokola ni prostora za naslov IP. To je posledica dejstva, da je njegova naloga zagotoviti zanesljiv prejem podatkov aplikacijskega sloja. Nalogo prenosa podatkov med računalniki opravlja IP.
Internetni protokol
BZa razliko od TCP je IP nezanesljiv protokol brez povezave. IP-ju ni vseeno, ali paket prispe na cilj ali ne. IP tudi ne pozna povezav in številk vrat. Naloga IP je pošiljanje podatkov drugim računalnikom. Paketi so neodvisne entitete in lahko prispejo v neredu ali pa sploh ne dosežejo cilja. Naloga TCP je zagotoviti, da so podatki prejeti in pravilno locirani. Edina stvar, ki jo ima IP s TCP, je, kako sprejema podatke in dodaja lastne informacije o glavi IP podatkom TCP.
Podatki sloja aplikacije so segmentirani na sloju transportnega protokola in dodani z glavo TCP. Nato se paket oblikuje na ravni IP, doda se mu glava IP in se nato prenese po globalnem omrežju.
Kako deluje internet: knjige
Za uporabnike začetnike je na voljo obsežna literatura o tej temi. Serija "Za lutke" je priljubljena pri bralcih. Kako deluje internet, se lahko naučite iz knjig "Internet" in "Uporabniki in internet". Pomagali vam bodo hitro izbrati ponudnika, vzpostaviti povezavo z omrežjem, vas naučili uporabljati brskalnik itd. Za začetnike bodo knjige koristni vodniki po globalnem omrežju.
Sklep
Zdaj bi moralo biti jasno, kako deluje internet. Toda kako dolgo bo tako ostalo? Prej uporabljena različica 4 IP-ja, ki je dovoljevala samo 232 naslova, je bila zamenjana z IPv6 z 2128 naslovi, ki so teoretično možni. Internet je od svojega začetka kot raziskovalnega projekta ministrstva za obrambo ZDA prehodil dolgo pot. Nihče ne ve, kaj bo postal. Eno je gotovo: internet povezuje svet kot noben drug mehanizem. Informacijska doba je v polnem razmahu in v veliko veselje ji je biti priča.
