Hvordan fungerer Internett? Godt spørsmål! Veksten har eksplodert, og.com-sider vises stadig på TV, radio og magasiner. Siden det har blitt en betydelig del av livene våre, er det nødvendig å forstå det godt for å bruke dette verktøyet mest effektivt. Denne artikkelen forklarer konseptene og typene av Internett, dets grunnleggende infrastruktur og teknologiene som gjør det mulig.
Glob alt nettverk
Internett er vanligvis definert som følger. Det er et glob alt nettverk av dataressurser forbundet med kommunikasjonslinjer med høy ytelse og et felles adresseområde. Derfor må hver enhet som er koblet til den ha en unik ID. Hvordan er en datamaskins IP-adresse ordnet? IPv4 Internett-adresser skrives i formen nnn.nnn.nnn.nnn, der nnn er et tall mellom 0 og 255. Forkortelsen IP står for Internetworking Protocol. Dette er et av de grunnleggende konseptene til Internett, men mer om det senere. For eksempel har en datamaskinID-en er 1.2.3.4 og den andre er 5.6.7.8.
Hvis du kobler til Internett via en ISP, blir brukeren vanligvis tildelt en midlertidig IP-adresse for varigheten av fjerntilgangsøkten. Hvis tilkoblingen er laget fra et lok alt nettverk (LAN), kan datamaskinen ha enten en permanent ID eller en midlertidig ID levert av en DHCP-server (Dynamic Host Configuration Protocol). I alle fall, hvis PC-en er koblet til Internett, har den en unik IP-adresse.
Ping-program
Hvis du bruker Microsoft Windows-operativsystemet eller en av variantene av Unix, er det et hendig program som lar deg sjekke Internett-tilkoblingen din. Det kalles ping, sannsynligvis etter lyden de gamle ubåtsonaren laget. Hvis du bruker Windows, må du starte et ledetekstvindu. I tilfelle av et operativsystem som er en rekke Unix, bør du gå til kommandolinjen. Hvis du for eksempel skriver ping www.yahoo.com, vil programmet sende en ICMP (Internet Control Message Protocol) ekkoforespørselsmelding til den angitte datamaskinen. Den spurte maskinen vil svare. Ping-programmet teller tiden det tar å returnere et svar (hvis det gjør det). Dessuten, hvis du skriver inn et domenenavn (for eksempel www.yahoo.com), vil verktøyet vise datamaskinens IP-adresse.
Protocol Packages
Så datamaskinen er koblet til nettverket og har en unik adresse. For å gjøre det klart for "dummies" hvordan Internett fungerer, må du forstå hvordan en PC"snakker" med andre maskiner. Anta at brukerens enhets IP-adresse er 1.2.3.4 og han ønsker å sende en melding "Hei, datamaskin 5.6.7.8!" til maskinen med adressen 5.6.7.8. Det er klart at meldingen må sendes over en hvilken som helst kanal som kobler brukerens PC til Internett. La oss si at en melding sendes på telefon. Det er nødvendig å konvertere teksten til elektroniske signaler, overføre dem og deretter presentere dem på nytt som tekst. Hvordan oppnås dette? Gjennom bruk av en protokollpakke. Det er nødvendig for hver datamaskin å kommunisere på det globale nettverket og er vanligvis innebygd i operativsystemet. Pakken kalles TCP / IP på grunn av de 2 hovedkommunikasjonsprotokollene som brukes i den. TCP/IP-hierarkiet er som følger:
- Søknadslag. Den bruker protokoller som er spesifikke for WWW, e-post, FTP osv.
- Overføringskontrollprotokolllag. TCP dirigerer pakker til bestemte programmer ved hjelp av et portnummer.
- Internettprotokolllag. IP dirigerer pakker til en bestemt datamaskin ved hjelp av en IP-adresse.
- Maskinvarenivå. Konverterer binære data til nettverkssignaler og omvendt (for eksempel Ethernet nettverkskort, modem osv.).
Hvis du følger stien til "Hei, datamaskin 5.6.7.8!" Noe sånt som dette vil skje:
- Meldingsbehandling starter ved topplagsprotokollen og jobber seg nedover.
- Hvis meldingen som sendes er lang, hvert nivå som denpasserer, kan bryte den opp i mindre databiter. Dette er fordi informasjon sendt over Internett (og de fleste datanettverk) er i håndterbare deler k alt pakker.
- Pakker sendes til transportlaget for behandling. Hver og en er tildelt et portnummer. Mange programmer er i stand til å bruke TCP/IP-protokollpakken og sende meldinger. Du må vite hvilken på måldatamaskinen som skal motta meldingen fordi den vil lytte på en bestemt port.
- Videre går pakkene til IP-nivået. Her mottar hver av dem en destinasjonsadresse (5.6.7.8).
- Nå som meldingspakkene har et portnummer og en IP-adresse, er de klare til å sendes over Internett. Maskinvarenivået sørger for at pakkene som inneholder teksten i meldingen, konverteres til elektroniske signaler og sendes over kommunikasjonslinjen.
- I den andre enden har Internett-leverandøren en direkte forbindelse til Internett. Ruteren sjekker destinasjonsadressen til hver pakke og bestemmer hvor den skal sendes. Ofte er neste stopp en annen ruter.
- Til slutt når pakkene datamaskin 5.6.7.8. Her starter behandlingen deres fra de nedre lagprotokollene og jobber seg oppover.
- Når pakker krysser høyere nivåer av TCP/IP, fjerner de all rutinginformasjon lagt til av avsenderdatamaskinen (som IP-adresse og portnummer).
- Når en melding når den øvre lagprotokollen, settes pakkene sammen igjen i sin opprinnelige form.
Hjemmeinternett
Så alt det ovennevnte forklarer hvordan pakker flyttes fra en datamaskin til en annen over WAN. Men hva skjer i mellom? Hvordan fungerer Internett egentlig?
Vurder en fysisk tilkobling gjennom telefonnettet til en leverandør av teletjenester. Dette krever litt forklaring på hvordan en ISP fungerer. Tjenesteleverandøren setter opp en pool av modemer for sine klienter. Den er vanligvis koblet til en dedikert datamaskin som styrer retningen på dataflyten fra modemet til Internett-ryggraden eller en dedikert ruter. Dette oppsettet kan kalles en portserver fordi det håndterer nettverkstilgang. Den samler også inn informasjon om brukstidspunktet, samt mengden data som sendes og mottas.
Etter at pakkene har passert telefonnettverket og det lokale utstyret til leverandøren, sendes de til leverandørens ryggrad eller den delen av båndbredden han leier. Herfra går data vanligvis gjennom flere rutere og ryggradsnettverk, leide linjer osv., til den finner destinasjonen - en datamaskin med adressen 5.6.7.8. Slik fungerer Internett hjemme. Men ville det være dårlig hvis brukeren visste den nøyaktige ruten til pakkene sine gjennom det globale nettverket? Det er mulig.
Traceroute
Når du kobler til Internett fra en datamaskin som kjører Microsoft Windows eller en variant av Unix, kommer et annet hendig program godt med. Det kalles Traceroute og angir banen sompakker passerer og når en bestemt IP-adresse. Som ping må det kjøres fra kommandolinjen. På Windows bruker du kommandoen tracert www.yahoo.com, og på Unix, traceroute www.yahoo.com. Som ping lar verktøyet deg skrive inn IP-adresser i stedet for domenenavn. Traceroute vil skrive ut en liste over alle rutere, datamaskiner og andre Internett-enheter som pakker må krysse for å nå målet.
Infrastructure
Hvordan er Internett-ryggraden teknisk ordnet? Den består av mange store nettverk koblet til hverandre. Disse store nettverkene er kjent som nettverkstjenesteleverandører eller NSP-er. Eksempler er UUNet, IBM, CerfNet, BBN Planet, PSINet, SprintNet osv. Disse nettverkene kommuniserer med hverandre for å utveksle trafikk. Hver NSP krever en tilkobling til tre nettverkstilgangspunkter (NAP). I dem kan pakketrafikk flytte fra ett ryggradsnettverk til et annet. NSP-er er også koblet til gjennom byens MAE-rutestasjoner. Sistnevnte fyller samme rolle som NAP, men er privateid. NAP-er ble opprinnelig brukt til å koble til det globale nettverket. Både MAE og NAP blir referert til som Internet Exchange Points, eller IX. Nettverksleverandører selger også båndbredde til små nettverk som Internett-leverandører.
Den underliggende infrastrukturen til selve NSP er en kompleks ordning. De fleste nettverksleverandører publiserer nettverksinfrastrukturkart på sine nettsider, som lett kan finnes. Realistisk skildre hvordanInternett er satt opp, ville det være nesten umulig på grunn av størrelsen, kompleksiteten og den stadig skiftende strukturen.
Routinghierarki
For å forstå hvordan Internett fungerer, må du forstå hvordan pakker finner den rette veien gjennom nettverket. Vet hver PC som er koblet til nettverket hvor andre PCer er plassert? Eller er pakkene bare "oversatt" til hver maskin på Internett? Svaret på begge spørsmålene er negativt. Ingen vet hvor andre datamaskiner er, og pakker sendes ikke til alle maskiner samtidig. Informasjonen som brukes til å levere data til destinasjonene finnes i tabeller lagret på hver ruter som er koblet til nettverket - et annet konsept for Internett.
Ruter er pakkesvitsjer. De kobler vanligvis mellom nettverk for å videresende pakker mellom dem. Hver ruter vet om subnettene sine og hvilke adresser de bruker. Enheten kjenner som regel ikke IP-adressene til det "øvre" nivået. Store NSP-trunker er koblet sammen gjennom NAP-er. De betjener flere undernett, og de betjener enda flere undernett. Nederst er lokale nettverk med tilkoblede datamaskiner.
Når en pakke kommer til en ruter, sjekker sistnevnte IP-adressen plassert der av IP-protokolllaget på kildemaskinen. Deretter sjekkes rutetabellen. Hvis nettverket som inneholder IP-adressen blir funnet, sendes pakken dit. Ellers følger den standardruten, vanligvis til neste ruter i nettverkshierarkiet. Med håp om at han vet hvor han skal sende pakken. Hvis dette ikke skjer, vil dataene gå opp til de når NSP-ryggraden. Oppstrøms rutere inneholder de største rutetabellene, og det er her pakken sendes til riktig ryggrad hvor den vil begynne sin "nedover" reise.
Domenenavn og adresseoppløsning
Men hva om du ikke vet IP-adressen til datamaskinen du vil koble til? Hva om du trenger tilgang til en webserver k alt www.anothercomputer.com? Hvordan vet nettleseren hvor denne datamaskinen er? Svaret på alle disse spørsmålene er DNS Domain Name Service. Dette konseptet med Internett refererer til en distribuert database som holder styr på datamaskinnavn og deres tilsvarende IP-adresser.
Mange maskiner er koblet til DNS-databasen og programvare som lar deg få tilgang til den. Disse maskinene er kjent som DNS-servere. De inneholder ikke hele databasen, men bare en delmengde av den. Hvis DNS-serveren ikke har domenenavnet som er forespurt av en annen datamaskin, omdirigerer den den til en annen server.
Domenenavntjenesten er strukturert som et hierarki som ligner på IP-ruting. Datamaskinen som ber om navneoppløsning vil bli omdirigert "opp" i hierarkiet til en DNS-server blir funnet som kan løse domenenavnet i forespørselen.
Når en Internett-tilkobling er konfigurert (for eksempel over et lok alt nettverk eller via en oppringt tilkobling på Windows), spesifiseres vanligvis primære og én eller flere sekundære DNS-servere under installasjonen. Og dermed,alle applikasjoner som trenger domenenavnoppløsning vil kunne fungere norm alt. For eksempel, når du skriver inn et domenenavn i en nettleser, kobles sistnevnte til den primære DNS-serveren. Etter å ha oppnådd IP-adressen, vil applikasjonen koble seg til måldatamaskinen og be om ønsket nettside.
Oversikt over Internett-protokoller
Som nevnt tidligere i avsnittet om TCP/IP, er det mange protokoller som brukes i WAN. Disse inkluderer TCP, IP, ruting, medietilgangskontroll, applikasjonslag osv. De følgende avsnittene beskriver noen av de viktigere og mest brukte protokollene. Dette vil tillate deg å bedre forstå hvordan Internett er organisert og hvordan det fungerer. Protokoller diskuteres i synkende rekkefølge etter nivå.
HTTP og World Wide Web
En av de mest brukte tjenestene på Internett er World Wide Web (WWW). Programlagsprotokollen som aktiverer WAN er Hypertext Transfer Protocol, eller HTTP. Det må ikke forveksles med HTML-hypertekst-markeringsspråket som brukes til å skrive nettsider. HTTP er protokollen som nettlesere og servere bruker for å kommunisere med hverandre. Det er en applikasjonslagsprotokoll fordi den brukes av noen programmer for å kommunisere med hverandre. I dette tilfellet er dette nettlesere og servere.
HTTP er en forbindelsesløs protokoll. Klienter (nettlesere) sender forespørsler til servere for webelementer som sider og bilder. Etter deres tjeneste, forbindelsenslår av. For hver forespørsel må forbindelsen opprettes på nytt.
De fleste protokoller er tilkoblingsorienterte. Dette betyr at datamaskiner som kommuniserer med hverandre, kommuniserer over Internett. Det er imidlertid ikke HTTP. Før en klient kan lage en HTTP-forespørsel, må serveren opprette en ny tilkobling.
For å forstå hvordan Internett fungerer, må du vite hva som skjer når du skriver inn en URL i en nettleser:
- Hvis URL-en inneholder et domenenavn, kobler nettleseren seg først til domenenavnserveren og får den tilsvarende IP-adressen.
- Nettleseren kobler seg deretter til serveren og sender en HTTP-forespørsel for ønsket side.
- Tjeneren mottar forespørselen og sjekker riktig side. Hvis den finnes, send den. Hvis serveren ikke finner den forespurte siden, sender den en HTTP 404-feilmelding.(404 står for Page Not Found, som alle som har surfet på nettsider sikkert vet).
- Nettleseren mottar det som blir bedt om, og forbindelsen er stengt.
- Nettleseren analyserer siden og ser etter andre elementer som trengs for å fullføre den. Vanligvis er dette bilder, appleter osv.
- For hvert element gjør nettleseren ytterligere tilkoblinger og HTTP-forespørsler til serveren.
- Når alle bilder, appleter osv. er ferdig lastet, vil siden være fulllastet i nettleservinduet.
Bruk av Telnet-klienten
Telnet er en ekstern termin altjeneste som brukes på Internett. Bruken har gått ned, men det er et nyttig verktøy for å utforske det globale nettverket. På Windows finner du programmet i systemkatalogen. Etter å ha startet den, må du åpne "Terminal"-menyen og velge Local Echo i innstillingsvinduet. Dette betyr at du kan se HTTP-forespørselen din når du skriver inn den.
I "Tilkobling"-menyen velger du elementet "Eksternt system". Deretter skriver du inn www.google.com for vertsnavnet og 80 for porten. Som standard lytter webserveren på denne porten. Etter å ha klikket på Koble til, må du skrive inn GET/HTTP/1.0 og trykke på Enter to ganger.
Dette er en enkel HTTP-forespørsel til en webserver for å få rotsiden. Brukeren skal få et glimt av det, og så vil det dukke opp en dialogboks som sier at forbindelsen er brutt. Hvis du vil lagre den hentede siden, må du aktivere logging. Du kan deretter se nettsiden og HTML-en som ble brukt til å lage den.
De fleste av Internett-protokollene som definerer hvordan Internett fungerer, er beskrevet i dokumenter kjent som Request For Comments eller RFC-er. De kan finnes på Internett. For eksempel er HTTP versjon 1.0 beskrevet i RFC 1945.
Applikasjonsprotokoller: SMTP og e-post
En annen mye brukt Internett-tjeneste er e-post. Den bruker en applikasjonslagsprotokoll k alt Simple Mail Transfer Protocol, eller SMTP. Dette er også en tekstprotokoll, men i motsetning til HTTP er SMTP tilkoblingsorientert. I tillegg er det også mer komplekst enn HTTP. Det er flere kommandoer og aspekter i SMTP enn i
Når du åpner e-postklienten for lesinge-postmeldinger går vanligvis slik:
- E-postklienten (Lotus Notes, Microsoft Outlook, etc.) åpner en tilkobling til standard e-postserver, hvis IP-adresse eller domenenavn vanligvis konfigureres under installasjonen.
- E-postserveren sender alltid den første meldingen for å identifisere seg.
- Klient sender en SMTP HELO-kommando, som den mottar et 250 OK-svar til.
- Avhengig av om klienten sjekker eller sender e-post osv., sendes passende SMTP-kommandoer til serveren slik at den kan svare deretter.
Denne forespørsel/svar-transaksjonen vil fortsette til klienten sender en QUIT-kommando. Serveren vil da si farvel og forbindelsen vil bli stengt.
Transmission Control Protocol
Under applikasjonslaget i protokollstakken er TCP-laget. Når programmer åpner en tilkobling til en annen datamaskin, sendes meldingene de sender opp i stabelen til TCP-laget. Sistnevnte er ansvarlig for å rute applikasjonsprotokoller til riktig programvare på måldatamaskinen. Til dette brukes portnummer. Porter kan tenkes som separate kanaler på hver datamaskin. For eksempel, mens du leser e-post, kan du surfe på nettet samtidig. Dette er fordi nettleseren og e-postklienten bruker forskjellige portnumre. Når en pakke kommer til en datamaskin og tar seg opp i protokollstabelen, bestemmer TCP-laget hvilket program som mottar pakken påportnummer.
Portnumrene for noen av de mest brukte Internett-tjenestene er oppført nedenfor:
- FTP – 20/21.
- Telnet – 23.
- SMTP – 25.
- HTTP – 80.
Transport Protocol
TCP fungerer slik:
- Når TCP-laget mottar applikasjonslagsprotokolldata, deler det det inn i håndterbare "biter" og legger deretter til en overskrift til hver av dem med informasjon om portnummeret som dataene skal sendes til.
- Når TCP-laget mottar en pakke fra et lavere IP-lag, fjernes headerdataene fra pakken. Om nødvendig kan de gjenopprettes. Dataene sendes deretter til ønsket applikasjon basert på portnummeret.
Dette er hvordan meldinger går opp i protokollstabelen til riktig adresse.
TCP er ikke en tekstbasert protokoll. Det er en tilkoblingsorientert, pålitelig byteoverføringstjeneste. Tilkoblingsorientert betyr at to applikasjoner som bruker TCP må opprette en forbindelse før de utveksler data. Transportprotokollen er pålitelig fordi for hver mottatte pakke sendes en bekreftelse til avsenderen for å bekrefte levering. TCP-overskriften inkluderer også en kontrollsum for å se etter feil i de mottatte dataene.
Det er ikke plass til en IP-adresse i transportprotokolloverskriften. Dette skyldes det faktum at dens oppgave er å gi pålitelig mottak av applikasjonslagsdata. Oppgaven med å overføre data mellom datamaskiner utføres av IP.
Internet Protocol
BI motsetning til TCP er IP en upålitelig, tilkoblingsfri protokoll. IP bryr seg ikke om pakken kommer til destinasjonen eller ikke. IP er også uvitende om tilkoblinger og portnumre. IP-jobben er å sende data til andre datamaskiner. Pakker er uavhengige enheter og kan komme i ustand eller ikke nå destinasjonen i det hele tatt. Oppgaven til TCP er å sørge for at dataene mottas og lokaliseres riktig. Det eneste IP har til felles med TCP er hvordan den mottar data og legger til sin egen IP-headerinformasjon til TCP-data.
Aplikasjonslagsdata er segmentert i transportprotokolllaget og tilføyd en TCP-header. Deretter dannes pakken på IP-nivå, en IP-header legges til den, og deretter overføres den over det globale nettverket.
Slik fungerer Internett: bøker
For nybegynnere er omfattende litteratur tilgjengelig om dette emnet. Serien «For Dummies» er populær blant leserne. Hvordan Internett fungerer, kan du lære av bøkene "Internett" og "Brukere og Internett". De vil hjelpe deg raskt å velge en leverandør, koble til nettverket, lære deg hvordan du bruker en nettleser osv. For nybegynnere vil bøker være nyttige guider til det globale nettverket.
Konklusjon
Nå skal det være klart hvordan Internett fungerer. Men hvor lenge blir det slik? Den tidligere brukte versjonen 4 av IP, som bare tillot 232 adresser, er erstattet av IPv6 med 2128 adresser som er teoretisk mulig. Internett har kommet langt siden starten som et forskningsprosjekt av det amerikanske forsvarsdepartementet. Ingen vet hva han vil bli. En ting er sikkert: Internett forbinder verden som ingen annen mekanisme. Informasjonsalderen er i full gang, og det er en stor glede å være vitne til den.
