Як працює Інтернет?
Здавалося б, що ще недавно з’явилися ноутбуки, пошукові системи, адже ми вже можемо покласти комп’ютер у кишеню! Як працює Інтернет — технологія, яка дозволяє носити із собою бібліотеку, музичний центр чи десяток ігор? Розповідаємо про те, що таке домен, сервер, роутер та інші складні явища простою мовою!
Доступність комп’ютерів та можливість користуватися всесвітнім павутинням стали найбільшими явищами в житті сучасної людини. Завдяки їм все стало ефективніше: ми можемо продуктивніше працювати та краще відпочивати. В офісі ми шукаємо бізнес-ідеї, інформацію з фінансових питань та інше. Вдома – дивимося фільми чи слухаємо музику. Все ж таки як же з’явився інтернет і на чому заснована його робота?
Що таке Всесвітня мережа?
Якщо коротко, це система, що з’єднує безліч комп’ютерів у різних країнах і побудована з урахуванням бази IP адрес. Простіше кажучи це комп’ютери, зібрані в одну мережу за допомогою віддаленого з’єднання. Вони можуть передавати інформацію дистанційно. Під комп’ютером у разі ми розуміємо будь-які пристрої, здатні до передачі сигналів. Завдяки
4G та 5G серед них мобільні, планшети, телевізори, а іноді навіть побутова техніка.
Якщо копати глибше, варто задуматися про те, що таке зберігання та передача інформації? Зараз під цим мають на увазі спілкування людей у мережі та обмін новинами. Крім того, це використання хмарних сховищ, купівля та продаж чогось. Отже, всесвітня павутина – це об’єднані пристрої, які здійснюють обмін та зберігання інформації.
Історія Інтернету
Перші згадки про створення Інтернету з’являються в 1962 році, у роботі «Галактична Мережа» Джозефа Ліклайдера, де він описує ідею Всесвітнього павутиння. Американський інженер Пол Беран приблизно тоді ж передбачає в одній зі своїх доповідей, що можна створити конфіденційну систему рівноправних пристроїв, пов’язаних між собою.
Це був час Холодної війни, і ідея привернула увагу тим, що можна отримати можливість контролювати війська навіть на початку атомної війни. На дослідження технології виділили гроші, і за кілька років Ларрі Робертс запропонував створити внутрішню мережу, з’єднавши між собою комп’ютери організацій. Цим займалися Університети Каліфорнії, Стенфордський інститут, університет Юти. Між ними проклали кабель, і до 1969 вдалося вирішити найважливіші технічні проблеми.
Надалі до розвитку проекту мережі приєдналися інші вчені. Через два роки з’явилася перша електронна пошта, а ще через кілька років було прокладено трансатлантичний кабель. У 1970-і роки комп’ютери використовували для обміну листами, отримання новин та перегляду оголошень.
Тим часом виникає необхідність розробляти універсальні протоколи за певними стандартами: з’являються IP, TCP, FTP та ін. У 1980-ті роки, коли розширюється використання протоколу IP, з’являється термін "Інтернет". До 1989 Тім Бернерс Лі, спеціаліст з ядерних досліджень, формулює і пропонує концепцію World Wide Web: з’являються HTTP, HTML і URI. До 1993 року розроблено браузер NCSA, який зробив інтернет зручним. Кількість користувачів зростає,
з’являються провайдери, мережа стає основним способом обміну інформацією.
Як працює мережа?
Насправді принципи роботи Інтернету дуже прості, і відрізняється від інших мереж здебільшого лише масштабами. Всесвітня павутина складається з каналів зв’язку, що з’єднують клієнта, сервер та мережеві пристрої. Клієнт – це пристрій, здатний вимагати інформацію мережі та надавати її у зрозумілому вигляді, сервер – це носій інформації, який зберігає її у форматі бази даних, що надає інформацію клієнту.
Мережеві пристрої з’єднують клієнта та сервер. Схема виглядає так: клієнт надсилає на сервер запит, він надходить через мережеве обладнання. Отже, сервер його обробляє і знаходить відповідь, відправляючи його за допомогою того ж мережного обладнання клієнту.
Мережеві пристрої, тобто модеми, комутатори, маршрутизатори та інші канали зв’язку повинні працювати безперервно. По-перше, модем конвертує дані з аналогового запису в цифровий і навпаки. По-друге, маршрутизатор зберігає адреси та пакети інформації. По-третє, комутатор дозволяє передавати дані кабелю.
Що таке вузли мережі?
Пристрої, що є частиною мережі та об’єднані між собою, називаються вузлами. Вони можуть бути як універсальними, наприклад, комп’ютери або телефони, так і спеціальними, наприклад маршрутизатори.
Веб-сервер, тобто ПЗ та комп’ютер, на якому воно встановлено, обробляє HTTP запити та відповіді клієнтів, які можуть містити HTML, тобто файли, картинки та будь-які інші дані. Сервер рекодує домени в IP-адреси, зберігає дані мережі тощо. Клієнт, тобто веб-браузер і пристрій, на якому він працює, передає серверу запити на отримання URL-адрес, що позначають потрібні ресурси. Обмін між ними відбувається за допомогою протоколу HTTP.
Маршрутизатори, тобто роутери
Це пристрої, що надсилають дані між різними сегментами мережі, користуючись встановленими правилами. Він прокладає шлях від, наприклад, комп’ютера до сайту, який користувач хоче побачити. Без роутера неможливо було б поєднати мережі з різною будовою та протоколами.
Протоколи
Протокол передачі даних – це угоди інтерфейсу. По-перше, вони визначають систему обміну даними між різним ПЗ. По-друге, вони створюють єдиний алгоритм обміну повідомленнями та коригування помилок при контакті встановлених на різних пристроях програм, з’єднаних мережевим інтерфейсом.
Відповідно, алгоритми, що дозволяють з’єднувати пристрої та обмінюватися даними, називають мережевими протоколами. Сучасні протоколи визначаються IETF, тобто міжнародним співтовариством розробників. Найпоширеніша класифікація поділяє протоколи на рівні:
- Фізичний, що характеризує властивості лінії зв’язку
- Канальний, визначальний алгоритм використання першого рівня вузлами мережі
- Мережевий та транспортний рівні, що регулюють адресацію та доставку інформації
- Сеансовий, керуючий роботою програмного забезпечення пристроїв
- Рівень уявлення, що перетворює дані на формат, що читається
- Прикладний, що створює межу між прикладним ПЗ та іншими рівнями.
Усі сім рівнів забезпечують роботу мережі. Сьогодні серед основних протоколів IP та FTP, HTTP та SMTP та ін.
Визначення адрес
Кожну секунду до мережі підключається безліч пристроїв, і кожен із них потрібно якось визначати. Кожен пристрій, підключений до Інтернету, має свою унікальну IP-адресу, що включає як адресу домену, так і адресу самого вузла. Ідентифікатор мережі надається при реєстрації домену. Крім того, є ще й адреса вузла, який присвоюється людиною, яка управляє роботою домену.
Такий цифровий запис зручний для обладнання, але не сприймається людьми, тому доменам надають імена, написані літерами. Так, наприклад, у домену "doroga.com" може бути ip-адреса "123.33.305.69" і навпаки.
Крім того, програмісти часто користуються поняттям доменної зони, тобто зоною відповідальності у системі DNS – системі доменних імен». DNS це, простіше, система пристроїв, об’єднаних за деякими ознаками. У ній може бути як один, так і безліч пристроїв. Допустимо, для створення одного маленького сайту вистачить і одного сервера, а ось доменом yandex.ru називається набагато більше пристроїв.
Система доменів заснована на чіткій ієрархії та дозволяє структурувати Інтернет. Бувають домени трьох рівнів, і домени 1-го рівня поділяються на географічні (ru, us), адміністративні (com, gov), тематичні (today, bar).
DNS-сервери, тобто служба доменних імен
Добре, ми знаємо адресу ресурсу, залишилося лише його знайти. Слід сказати, що складність у тому, що один пристрій не зможе зберігати такі обсяги інформації. Отже, для пошуку використовують сервери DNS. Вони розташовані в різних точках світу та контролюють різні частини мережі. У результаті під час створення домену одному з його серверів розробляється каталог відповідних IP-адрес.
Пристрій з ним є DNS-сервером, основне завдання якого надати дані про адреси за клієнтським запитом. Якщо адресу не вдається знайти відразу, сервер відправляє запит своїм аналогам, і це триває доти, доки адреса не знайдеться. Зазвичай це відбувається протягом кількох секунд.
Це відбувається так швидко, тому що кожному ресурсу в Інтернеті надається також унікальний покажчик розташування файлу – URL. Він складається з назви протоколу, яким можна звернутися за даними, адреси сервера, назви файлу на сервері.
Що таке мова HTML?
За тими даними, які вже є, можна приблизно зрозуміти систему обміну інформацією. Однак, як ми отримуємо відповідь, яку ми можемо сприйняти?
Тім Бернерс-Лі, про який ми говорили на початку, розробив і мову HTML, якою працюють такі браузери, як Google Chrome або Opera. У підсумку це мова, створена за певними стандартами для розмітки Інтернет-документів. Таким чином, у більшості сторінок є HTML-версія.
Висновок
Ми коротко описали, як працює інтернет. Звичайно, є складніші алгоритми, що відповідають за швидкість роботи, ранжування інформації, блокування тощо, але це набагато ширша тема.