Hur fungerar Internet? Bra fråga! Dess tillväxt har exploderat och.com-sajter visas ständigt på TV, radio och tidningar. Eftersom det har blivit en betydande del av våra liv är det nödvändigt att förstå det väl för att kunna använda det här verktyget mest effektivt. Den här artikeln förklarar begreppen och typerna av Internet, dess grundläggande infrastruktur och teknikerna som gör det möjligt.
Glob alt nätverk
Internet definieras vanligtvis enligt följande. Det är ett glob alt nätverk av datorresurser kopplade till högpresterande kommunikationslinjer och ett gemensamt adressutrymme. Därför måste varje enhet som är ansluten till den ha ett unikt ID. Hur är en dators IP-adress ordnad? IPv4 Internetadresser skrivs i formen nnn.nnn.nnn.nnn, där nnn är ett tal mellan 0 och 255. Förkortningen IP står för Internetworking Protocol. Detta är ett av internets grundläggande begrepp, men mer om det senare. Till exempel har en datorID:t är 1.2.3.4 och det andra är 5.6.7.8.
Om du ansluter till Internet via en ISP, tilldelas användaren vanligtvis en tillfällig IP-adress under fjärråtkomstsessionen. Om anslutningen görs från ett lok alt nätverk (LAN) kan datorn ha antingen ett permanent ID eller ett temporärt ID från en DHCP-server (Dynamic Host Configuration Protocol). I alla fall, om datorn är ansluten till Internet, har den en unik IP-adress.
Ping-program
Om du använder operativsystemet Microsoft Windows eller en av Unix-varianterna, finns det ett praktiskt program som låter dig kontrollera din Internetanslutning. Det kallas ping, förmodligen efter ljudet som de gamla ubåtsonarerna gjorde. Om du använder Windows måste du starta ett kommandotolksfönster. I fallet med ett operativsystem som är en variation av Unix, bör du gå till kommandoraden. Om du till exempel skriver ping www.yahoo.com kommer programmet att skicka ett ICMP (Internet Control Message Protocol) ekobegäranmeddelande till den angivna datorn. Den tillfrågade maskinen kommer att svara. Pingprogrammet räknar tiden det tar att returnera ett svar (om det gör det). Dessutom, om du anger ett domännamn (till exempel www.yahoo.com), kommer verktyget att visa datorns IP-adress.
Protokollpaket
Datorn är alltså ansluten till nätverket och har en unik adress. För att göra det tydligt för "dummies" hur Internet fungerar måste du förstå hur en PC"pratar" med andra maskiner. Anta att användarens enhets IP-adress är 1.2.3.4 och han vill skicka meddelandet "Hej, dator 5.6.7.8!" till maskinen med adressen 5.6.7.8. Uppenbarligen måste meddelandet sändas över vilken kanal som helst som ansluter användarens dator till Internet. Låt oss säga att ett meddelande skickas per telefon. Det är nödvändigt att konvertera texten till elektroniska signaler, överföra dem och sedan återpresentera dem som text. Hur uppnås detta? Genom att använda ett protokollpaket. Det är nödvändigt för varje dator att kommunicera på det globala nätverket och är vanligtvis inbyggt i operativsystemet. Paketet kallas TCP / IP på grund av de två huvudsakliga kommunikationsprotokollen som används i det. TCP/IP-hierarkin är som följer:
- Applikationslager. Den använder protokoll som är specifika för WWW, e-post, FTP, etc.
- Sändningskontrollprotokolllager. TCP dirigerar paket till specifika program med hjälp av ett portnummer.
- Internetprotokolllager. IP dirigerar paket till en specifik dator med hjälp av en IP-adress.
- Hårdvarunivå. Konverterar binära data till nätverkssignaler och vice versa (till exempel Ethernet-nätverkskort, modem etc.).
Om du följer vägen till "Hej, dator 5.6.7.8!" Något liknande kommer att hända:
- Meddelandebearbetning startar vid det översta lagrets protokoll och arbetar sig ner.
- Om meddelandet som skickas är långt, varje nivå genom vilken detpasserar, kan dela upp den i mindre databitar. Detta beror på att information som skickas över Internet (och de flesta datornätverk) är i hanterbara delar som kallas paket.
- Paket skickas till transportlagret för bearbetning. Var och en tilldelas ett portnummer. Många program kan använda TCP/IP-protokollpaketet och skicka meddelanden. Du måste veta vilken på måldatorn som ska ta emot meddelandet eftersom den kommer att lyssna på en specifik port.
- Dessutom går paketen till IP-nivån. Här får var och en av dem en destinationsadress (5.6.7.8).
- Nu när meddelandepaketen har ett portnummer och en IP-adress är de redo att skickas över Internet. Hårdvarunivån ser till att paketen som innehåller texten i meddelandet omvandlas till elektroniska signaler och sänds över kommunikationslinjen.
- I andra änden har internetleverantören en direktanslutning till Internet. Routern kontrollerar destinationsadressen för varje paket och bestämmer vart det ska skickas. Ofta är nästa stopp en annan router.
- Så småningom når paketen dator 5.6.7.8. Här börjar deras bearbetning från protokollen i det lägre lagret och arbetar sig uppåt.
- När paket passerar högre nivåer av TCP/IP, tar de bort all routinginformation som lagts till av den sändande datorn (som IP-adress och portnummer).
- När ett meddelande når det övre lagrets protokoll, sätts paketen samman i sin ursprungliga form.
Hemmainternet
Så allt ovanstående förklarar hur paket flyttas från en dator till en annan över WAN. Men vad händer däremellan? Hur fungerar internet egentligen?
Överväg en fysisk anslutning via telefonnätet till en telekomtjänstleverantör. Detta kräver viss förklaring av hur en ISP fungerar. Tjänsteleverantören sätter upp en pool av modem för sina kunder. Den är vanligtvis ansluten till en dedikerad dator som styr riktningen för dataflödet från modemet till Internet-stamnätet eller en dedikerad router. Denna inställning kan kallas en portserver eftersom den hanterar nätverksåtkomst. Den samlar också in information om tidpunkten för användning, samt mängden data som skickas och tas emot.
Efter att paketen har passerat telefonnätet och leverantörens lokala utrustning, skickas de till leverantörens stamnät eller den del av dess bandbredd som hyrs av honom. Härifrån går data vanligtvis genom flera routrar och stamnät, hyrda linjer etc., tills den hittar sin destination - en dator med adressen 5.6.7.8. Så här fungerar Internet i hemmet. Men skulle det vara dåligt om användaren visste den exakta vägen för sina paket genom det globala nätverket? Det är möjligt.
Traceroute
När du ansluter till Internet från en dator som kör Microsoft Windows eller en variant av Unix, kommer ett annat praktiskt program väl till pass. Den heter Traceroute och indikerar den väg sompaket passerar och når en specifik IP-adress. Precis som ping måste den köras från kommandoraden. På Windows använder du kommandot tracert www.yahoo.com och på Unix, traceroute www.yahoo.com. Precis som ping låter verktyget dig ange IP-adresser istället för domännamn. Traceroute skriver ut en lista över alla routrar, datorer och andra Internetenheter som paket måste passera för att nå sin destination.
Infrastruktur
Hur är ryggraden på Internet tekniskt ordnad? Den består av många stora nätverk kopplade till varandra. Dessa stora nätverk är kända som nätverkstjänsteleverantörer eller NSP:er. Exempel är UUNet, IBM, CerfNet, BBN Planet, PSINet, SprintNet, etc. Dessa nätverk kommunicerar med varandra för att utbyta trafik. Varje NSP kräver en anslutning till tre nätverksåtkomstpunkter (NAP). I dem kan pakettrafik flyttas från ett stamnät till ett annat. NSP:er är också anslutna via stadens MAE routingstationer. De senare fyller samma roll som NAP, men är privatägda. NAP:er användes ursprungligen för att ansluta till det globala nätverket. Både MAE och NAP kallas Internet Exchange Points, eller IX. Nätverksleverantörer säljer även bandbredd till små nätverk som internetleverantörer.
Den underliggande infrastrukturen för själva NSP är ett komplext system. De flesta nätverksleverantörer publicerar kartor över nätverksinfrastruktur på sina webbplatser, som lätt kan hittas. Realistiskt skildra hurInternet är inrättat, skulle det vara nästan omöjligt på grund av dess storlek, komplexitet och ständigt föränderliga struktur.
Routinghierarki
För att förstå hur Internet fungerar måste du förstå hur paket hittar rätt väg genom nätverket. Vet alla datorer som är anslutna till nätverket var andra datorer finns? Eller är paketen bara "översatta" till varje maskin på Internet? Svaret på båda frågorna är negativt. Ingen vet var andra datorer finns och paket skickas inte till alla maskiner samtidigt. Informationen som används för att leverera data till dess destinationer finns i tabeller lagrade på varje router som är ansluten till nätverket - ett annat koncept för Internet.
Routrar är paketväxlar. De ansluter vanligtvis mellan nätverk för att vidarebefordra paket mellan dem. Varje router känner till sina undernät och vilka adresser de använder. Enheten känner som regel inte till IP-adresserna för den "övre" nivån. Stora NSP-trunkar är anslutna via NAP:er. De betjänar flera undernät, och de betjänar ännu fler undernät. Längst ner finns lokala nätverk med anslutna datorer.
När ett paket anländer till en router, kontrollerar den senare IP-adressen som placerats där av IP-protokolllagret på källmaskinen. Därefter kontrolleras routingtabellen. Om nätverket som innehåller IP-adressen hittas skickas paketet dit. Annars följer den standardrutten, vanligtvis till nästa router i nätverkshierarkin. Med hopp om att han ska veta var han ska skicka paketet. Om detta inte händer, kommer data att gå upp tills den når NSP-ryggraden. Uppströmsroutrar innehåller de största routningstabellerna och det är här paketet kommer att skickas till rätt ryggrad där det börjar sin "nedåtgående" resa.
Domännamn och adressupplösning
Men vad händer om du inte känner till IP-adressen till datorn du vill ansluta till? Vad händer om du behöver tillgång till en webbserver som heter www.anothercomputer.com? Hur vet webbläsaren var den här datorn är? Svaret på alla dessa frågor är DNS Domain Name Service. Detta koncept med Internet hänvisar till en distribuerad databas som håller reda på datornamn och deras motsvarande IP-adresser.
Många maskiner är anslutna till DNS-databasen och programvaran som låter dig komma åt den. Dessa maskiner är kända som DNS-servrar. De innehåller inte hela databasen, utan bara en delmängd av den. Om DNS-servern inte har det domännamn som begärts av en annan dator, omdirigerar den den till en annan server.
Domännamnstjänsten är strukturerad som en hierarki som liknar den för IP-routing. Datorn som begär namnupplösning kommer att omdirigeras "uppåt" i hierarkin tills en DNS-server hittas som kan lösa domännamnet i begäran.
När en Internetanslutning konfigureras (till exempel över ett lok alt nätverk eller via en uppringd anslutning på Windows), anges vanligtvis den primära och en eller flera sekundära DNS-servrarna under installationen. Således,alla applikationer som behöver lösa domännamn kommer att kunna fungera norm alt. Till exempel, när du anger ett domännamn i en webbläsare ansluter den senare till den primära DNS-servern. Efter att ha erhållit IP-adressen kommer applikationen att ansluta till måldatorn och begära den önskade webbsidan.
Översikt över internetprotokoll
Som nämnts tidigare i avsnittet om TCP/IP, finns det många protokoll som används i WAN. Dessa inkluderar TCP, IP, routing, mediaåtkomstkontroll, applikationslager etc. Följande avsnitt beskriver några av de viktigare och vanligare protokollen. Detta gör att du bättre kan förstå hur Internet är organiserat och hur det fungerar. Protokoll diskuteras i fallande ordning efter nivå.
HTTP och World Wide Web
En av de mest använda tjänsterna på Internet är World Wide Web (WWW). Protokollet för applikationslager som aktiverar WAN är Hypertext Transfer Protocol, eller HTTP. Det bör inte förväxlas med HTML-hypertextmarkeringsspråket som används för att skriva webbsidor. HTTP är det protokoll som webbläsare och servrar använder för att kommunicera med varandra. Det är ett applikationslagerprotokoll eftersom det används av vissa program för att kommunicera med varandra. I det här fallet är det webbläsare och servrar.
HTTP är ett anslutningslöst protokoll. Klienter (webbläsare) skickar förfrågningar till servrar för webbelement som sidor och bilder. Efter deras tjänst, anslutningenstänger av. För varje begäran måste anslutningen upprättas igen.
De flesta protokoll är anslutningsorienterade. Det betyder att datorer som kommunicerar med varandra kommunicerar över Internet. Det är dock inte HTTP. Innan en klient kan göra en HTTP-begäran måste servern upprätta en ny anslutning.
För att förstå hur Internet fungerar måste du veta vad som händer när du skriver en URL i en webbläsare:
- Om webbadressen innehåller ett domännamn ansluter webbläsaren först till domännamnsservern och får motsvarande IP-adress.
- Webbläsaren ansluter sedan till servern och skickar en HTTP-förfrågan för den önskade sidan.
- Servern tar emot begäran och kontrollerar rätt sida. Om det finns, skicka det. Om servern inte kan hitta den begärda sidan, skickar den ett HTTP 404-felmeddelande (404 står för Page Not Found, vilket alla som har surfat på webbplatser förmodligen vet).
- Webbläsaren tar emot det som efterfrågas och anslutningen stängs.
- Webbläsaren analyserar sedan sidan och letar efter andra element som behövs för att slutföra den. Vanligtvis är dessa bilder, appletar, etc.
- För varje element gör webbläsaren ytterligare anslutningar och HTTP-förfrågningar till servern.
- När alla bilder, applets, etc. har laddats klart, laddas sidan helt i webbläsarfönstret.
Använda Telnet-klienten
Telnet är en fjärrtermin altjänst som används på Internet. Dess användning har minskat, men det är ett användbart verktyg för att utforska det globala nätverket. På Windows finns programmet i systemkatalogen. Efter att ha startat den måste du öppna menyn "Terminal" och välja Local Echo i inställningsfönstret. Det betyder att du kan se din HTTP-förfrågan när du anger den.
I menyn "Anslutning", välj alternativet "Fjärrsystem". Ange sedan www.google.com för värdnamnet och 80 för porten. Som standard lyssnar webbservern på denna port. Efter att ha klickat på Anslut måste du ange GET/HTTP/1.0 och trycka på Retur två gånger.
Detta är en enkel HTTP-förfrågan till en webbserver för att få dess rotsida. Användaren bör få en glimt av det, och sedan visas en dialogruta som säger att anslutningen har förlorats. Om du vill spara den hämtade sidan måste du aktivera loggning. Du kan sedan se webbsidan och HTML-koden som användes för att skapa den.
De flesta internetprotokoll som definierar hur internet fungerar beskrivs i dokument som kallas Request For Comments eller RFC. De kan hittas på Internet. Till exempel beskrivs HTTP version 1.0 i RFC 1945.
Ansökningsprotokoll: SMTP och e-post
En annan allmänt använd internettjänst är e-post. Den använder ett applikationslagerprotokoll som kallas Simple Mail Transfer Protocol eller SMTP. Detta är också ett textprotokoll, men till skillnad från HTTP är SMTP anslutningsorienterat. Dessutom är det också mer komplext än HTTP. Det finns fler kommandon och aspekter i SMTP än i
När du öppnar e-postklienten för läsninge-postmeddelanden brukar se ut så här:
- E-postklienten (Lotus Notes, Microsoft Outlook, etc.) öppnar en anslutning till standardpostservern, vars IP-adress eller domännamn vanligtvis konfigureras under installationen.
- E-postservern skickar alltid det första meddelandet för att identifiera sig.
- Klient skickar ett SMTP HELO-kommando, till vilket den får ett 250 OK-svar.
- Beroende på om klienten kontrollerar eller skickar e-post, etc., skickas lämpliga SMTP-kommandon till servern så att den kan svara därefter.
Denna begäran/svarstransaktion kommer att fortsätta tills klienten skickar ett QUIT-kommando. Servern kommer då att säga adjö och anslutningen kommer att stängas.
Transmission Control Protocol
Under applikationslagret i protokollstacken finns TCP-lagret. När program öppnar en anslutning till en annan dator skickas meddelandena de skickar upp i stacken till TCP-lagret. Den senare är ansvarig för att dirigera applikationsprotokoll till lämplig programvara på måldatorn. För detta används portnummer. Portar kan ses som separata kanaler på varje dator. Till exempel, medan du läser e-post, kan du surfa på webben samtidigt. Detta beror på att webbläsaren och e-postklienten använder olika portnummer. När ett paket kommer till en dator och tar sig upp i protokollstacken bestämmer TCP-lagret vilket program som tar emot paketet påportnummer.
Portnumren för några av de mest använda internettjänsterna listas nedan:
- FTP – 20/21.
- Telnet – 23.
- SMTP – 25.
- HTTP – 80.
Transport Protocol
TCP fungerar så här:
- När TCP-lagret tar emot applikationslagerprotokolldata delar det upp det i hanterbara "bitar" och lägger sedan till en rubrik till var och en av dem med information om portnumret dit data ska skickas.
- När TCP-lagret tar emot ett paket från ett lägre IP-lager tas huvuddata bort från paketet. Vid behov kan de återställas. Data skickas sedan till den applikation som krävs baserat på portnumret.
Så här går meddelanden upp i protokollstacken till rätt adress.
TCP är inte ett textbaserat protokoll. Det är en anslutningsorienterad, pålitlig byteöverföringstjänst. Anslutningsorienterad innebär att två applikationer som använder TCP måste upprätta en anslutning innan de utbyter data. Transportprotokollet är tillförlitligt eftersom för varje mottaget paket skickas en bekräftelse till avsändaren för att bekräfta leverans. TCP-huvudet innehåller också en kontrollsumma för att kontrollera om det finns fel i mottagen data.
Det finns inget utrymme för en IP-adress i transportprotokollets rubrik. Detta beror på det faktum att dess uppgift är att tillhandahålla tillförlitlig mottagning av applikationslagerdata. Uppgiften att överföra data mellan datorer utförs av IP.
Internet Protocol
BTill skillnad från TCP är IP ett opålitligt, anslutningslöst protokoll. IP bryr sig inte om paketet når sin destination eller inte. IP är också omedveten om anslutningar och portnummer. IP-jobbet är att skicka data till andra datorer. Paket är oberoende enheter och kan komma i oordning eller kanske inte nå sin destination alls. TCP:s uppgift är att se till att data tas emot och lokaliseras korrekt. Det enda IP har gemensamt med TCP är hur den tar emot data och lägger till sin egen IP-huvudinformation till TCP-data.
Applikationslagerdata segmenteras i transportprotokolllagret och läggs till med en TCP-rubrik. Därefter bildas paketet på IP-nivå, en IP-header läggs till det och sedan överförs det över det globala nätverket.
Hur internet fungerar: böcker
För nybörjare finns omfattande litteratur tillgänglig om detta ämne. Serien "For Dummies" är populär bland läsarna. Hur Internet fungerar kan du lära dig av böckerna "Internet" och "Användare och Internet". De hjälper dig att snabbt välja en leverantör, ansluta till nätverket, lära dig hur du använder en webbläsare, etc. För nybörjare kommer böcker att vara användbara guider till det globala nätverket.
Slutsats
Nu borde det vara klart hur internet fungerar. Men hur länge kommer det att vara så? Den tidigare använda version 4 av IP, som endast tillät 232 adresser, har ersatts av IPv6 med 2128 adresser som är teoretiskt möjliga. Internet har kommit långt sedan starten som ett forskningsprojekt för det amerikanska försvarsdepartementet. Ingen vet vad han kommer att bli. En sak är säker: Internet kopplar samman världen som ingen annan mekanism. Informationsåldern är i full gång, och det är ett stort nöje att bevittna den.
