Hogyan működik az internet? Hogyan működik?

2024 Szerző: Angel Austin | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-17 05:29

Hogyan működik az internet? Jó kérdés! A növekedés robbanásszerű, és a.com webhelyek folyamatosan szerepelnek a tévében, a rádióban és a magazinokban. Mivel életünk jelentős részévé vált, ennek az eszköznek a leghatékonyabb használatához jól meg kell értenünk. Ez a cikk bemutatja az internet fogalmait és típusait, alapvető infrastruktúráját és az ezt lehetővé tevő technológiákat.

Globális hálózat

Az internetet általában a következőképpen határozzák meg. Ez a számítógépes erőforrások globális hálózata, amelyeket nagy teljesítményű kommunikációs vonalak és közös címtér köt össze. Ezért minden hozzá csatlakoztatott eszköznek egyedi azonosítóval kell rendelkeznie. Hogyan van elrendezve a számítógép IP-címe? Az IPv4 internetcímek nnn.nnn.nnn.nnn formában vannak írva, ahol az nnn egy 0 és 255 közötti szám. Az IP rövidítés az Internetworking Protocol rövidítése. Ez az internet egyik alapfogalma, de erről később. Például egy számítógép rendelkezikaz azonosító 1.2.3.4, a másik pedig 5.6.7.8.

Ha internetszolgáltatón keresztül csatlakozik az internethez, a felhasználó általában ideiglenes IP-címet kap a távelérési munkamenet idejére. Ha a kapcsolat helyi hálózatról (LAN) jön létre, akkor a számítógép rendelkezhet állandó vagy ideiglenes azonosítóval, amelyet egy DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) kiszolgáló biztosít. Mindenesetre, ha a számítógép csatlakozik az internethez, akkor annak egyedi IP-címe van.

Ping program

Ha Microsoft Windows operációs rendszert vagy a Unix valamelyik változatát használja, van egy praktikus program, amely lehetővé teszi az internetkapcsolat ellenőrzését. Pingnek hívják, valószínűleg a régi tengeralattjáró szonárok hangja után. Ha Windows rendszert használ, el kell indítania egy parancssori ablakot. Egy különböző Unix operációs rendszer esetén a parancssorba kell lépnie. Ha például beírja a ping www.yahoo.com címet, a program egy ICMP (Internet Control Message Protocol) visszhangkérési üzenetet küld a megadott számítógépnek. A lekérdezett gép válaszol. A ping program számolja a válasz visszaadásához szükséges időt (ha igen). Továbbá, ha megad egy domain nevet (például www.yahoo.com), a segédprogram megjeleníti a számítógép IP-címét.

Protokollcsomagok

Tehát a számítógép csatlakozik a hálózathoz, és egyedi címmel rendelkezik. Ahhoz, hogy a "bábuknak" világossá tegyük, hogyan működik az internet, meg kell értened a PC működését"beszél" más gépekkel. Tegyük fel, hogy a felhasználó eszközének IP-címe 1.2.3.4, és egy üzenetet szeretne küldeni: "Szia számítógép 5.6.7.8!" a gépre az 5.6.7.8 címmel. Nyilvánvaló, hogy az üzenetet bármely olyan csatornán keresztül kell továbbítani, amely összeköti a felhasználó számítógépét az Internettel. Tegyük fel, hogy üzenetet küldenek telefonon. Szükséges a szöveget elektronikus jelekké alakítani, továbbítani, majd szövegként újra bemutatni. Hogyan érhető el ez? Egy protokollcsomag használatával. Minden számítógépnek szüksége van arra, hogy a globális hálózaton kommunikáljon, és általában be van építve az operációs rendszerbe. A csomag neve TCP / IP a benne használt 2 fő kommunikációs protokoll miatt. A TCP/IP-hierarchia a következő:

• Alkalmazási réteg. Speciális protokollokat használ a WWW-hez, e-mailekhez, FTP-hez stb.
• Átviteli vezérlő protokoll réteg. A TCP egy portszám használatával irányítja a csomagokat meghatározott programokhoz.
• Internet protokoll réteg. Az IP egy adott számítógépre irányítja a csomagokat egy IP-cím használatával.
• Hardverszint. A bináris adatokat hálózati jelekké alakítja és fordítva (például Ethernet hálózati kártya, modem stb.).

Ha követi a "Szia, számítógép 5.6.7.8!" Valami ilyesmi fog történni:

1. Az üzenetfeldolgozás a legfelső réteg protokolltól kezdődik, és lefelé halad.
2. Ha a küldendő üzenet hosszú, minden szinten, amelyen keresztülátadja, kisebb adatokra bonthatja. Ennek az az oka, hogy az interneten (és a legtöbb számítógépes hálózaton) keresztül küldött információk kezelhető darabokban, csomagokban vannak.
3. A csomagok a szállítási rétegbe kerülnek feldolgozásra. Mindegyikhez hozzá van rendelve egy portszám. Számos program képes a TCP/IP protokollcsomag használatára és üzenetek küldésére. Tudnia kell, hogy a célszámítógépen melyiknek kell megkapnia az üzenetet, mert az egy adott porton fog figyelni.
4. Továbbá a csomagok IP-szintre mennek. Itt mindegyik kap egy célcímet (5.6.7.8).
5. Most, hogy az üzenetcsomagoknak van portszámuk és IP-címük, készen állnak az interneten keresztüli elküldésre. A hardverszint gondoskodik arról, hogy az üzenet szövegét tartalmazó csomagok elektronikus jelekké alakuljanak, és a kommunikációs vonalon keresztül továbbításra kerüljenek.
6. A másik végén az internetszolgáltató közvetlen kapcsolattal rendelkezik az internettel. A router minden egyes csomag célcímét ellenőrzi, és meghatározza, hogy hova küldje. A következő megálló gyakran egy másik útválasztó.
7. Végül a csomagok elérik az 5.6.7.8 számítógépet. Itt a feldolgozásuk az alsóbb szintű protokolloktól indul, és felfelé halad.
8. Ahogy a csomagok magasabb szintű TCP/IP-n haladnak át, eltávolítanak minden, a küldő számítógép által hozzáadott útválasztási információt (például IP-címet és portszámot).
9. Amikor egy üzenet eléri a felső réteg protokollját, a csomagok újra összeállnak eredeti formájukban.

Otthoni internet

Tehát a fentiek mindegyike elmagyarázza, hogyan mozognak a csomagok egyik számítógépről a másikra a WAN-on keresztül. De mi történik közben? Hogyan működik valójában az internet?

Fontolja meg a telefonhálózaton keresztüli fizikai csatlakozást egy távközlési szolgáltatóhoz. Ez némi magyarázatot igényel az internetszolgáltató működéséről. A szolgáltató modemkészletet állít fel ügyfelei számára. Általában egy dedikált számítógéphez csatlakozik, amely szabályozza az adatáramlás irányát a modemtől az internet gerincéhez vagy egy dedikált útválasztóhoz. Ezt a beállítást nevezhetjük portszervernek, mivel ez kezeli a hálózati hozzáférést. Ezenkívül információkat gyűjt a felhasználás idejéről, valamint a küldött és fogadott adatok mennyiségéről.

Miután a csomagok áthaladtak a telefonhálózaton és a szolgáltató helyi berendezésein, azok a szolgáltató gerinchálózatába vagy sávszélességének általa bérelt részére kerülnek. Innen általában több útválasztón és gerinchálózaton, bérelt vonalon stb. haladnak át az adatok, amíg meg nem találják a célállomást - egy 5.6.7.8 címû számítógépet. Így működik az otthoni internet. De rossz lenne, ha a felhasználó tudná a csomagjainak pontos útvonalát a globális hálózaton keresztül? Lehetséges.

Traceroute

Ha Microsoft Windowst vagy a Unix valamelyik változatát futtató számítógépről csatlakozik az internethez, egy másik praktikus program jól jöhet. Traceroute-nak hívják, és jelzi az utatcsomagok átmennek, elérve egy adott IP-címet. A pinghez hasonlóan a parancssorból kell futtatni. Windows rendszeren használja a tracert www.yahoo.com parancsot, Unix rendszeren pedig a traceroute www.yahoo.com parancsot. A pinghez hasonlóan a segédprogram lehetővé teszi IP-címek megadását domain nevek helyett. A Traceroute kinyomtat egy listát az összes útválasztóról, számítógépről és egyéb internetes entitásról, amelyeken a csomagoknak át kell haladniuk, hogy elérjék a célt.

Infrastruktúra

Hogyan van elrendezve az internet gerinchálózata technikailag? Számos nagy, egymással összekapcsolt hálózatból áll. Ezeket a nagy hálózatokat hálózati szolgáltatóknak vagy NSP-knek nevezik. Ilyenek például az UUNet, IBM, CerfNet, BBN Planet, PSINet, SprintNet stb. Ezek a hálózatok egymással kommunikálnak a forgalom cseréje érdekében. Minden NSP-hez három hálózati hozzáférési ponthoz (NAP) kell csatlakozni. Ezekben a csomagforgalom az egyik gerinchálózatról a másikra mozoghat. Az NSP-k a város MAE útválasztó állomásain keresztül is csatlakoznak. Ez utóbbiak ugyanazt a szerepet töltik be, mint a NAP, de magántulajdonban vannak. A NAP-okat eredetileg a globális hálózathoz való csatlakozáshoz használták. A MAE-t és a NAP-t is Internet Exchange Point-nak, vagy IX-nek nevezik. A hálózati szolgáltatók sávszélességet is értékesítenek kis hálózatoknak, például internetszolgáltatóknak.

Az NSP mögöttes infrastruktúra maga egy összetett rendszer. A legtöbb hálózati szolgáltató hálózati infrastruktúra térképeket tesz közzé weboldalán, amelyek könnyen megtalálhatók. Reálisan ábrázolja, hogyanaz Internet be van állítva, mérete, összetettsége és folyamatosan változó szerkezete miatt szinte lehetetlen lenne.

Útválasztási hierarchia

Az internet működésének megértéséhez meg kell értenie, hogyan találják meg a csomagok a megfelelő utat a hálózaton keresztül. Minden hálózatra csatlakoztatott számítógép tudja, hogy hol találhatók a többi számítógép? Vagy a csomagokat csak "lefordítják" minden gépre az interneten? Mindkét kérdésre nemleges a válasz. Senki sem tudja, hol vannak a többi számítógép, és a csomagokat nem küldik egyszerre minden gépre. Az adatok célállomásokhoz való eljuttatásához használt információkat a hálózathoz csatlakoztatott minden routeren tárolt táblázatok tartalmazzák – ez az internet egy másik fogalma.

A routerek csomagkapcsolók. Általában a hálózatok között csatlakoznak, hogy csomagokat továbbítsanak közöttük. Minden útválasztó ismeri az alhálózatait és az általuk használt címeket. Az eszköz általában nem ismeri a „felső” szintű IP-címeket. A nagy NSP-törzsek NAP-okon keresztül csatlakoznak. Több alhálózatot szolgálnak ki, ezek pedig még több alhálózatot. Alul a csatlakoztatott számítógépekkel rendelkező helyi hálózatok láthatók.

Amikor egy csomag érkezik egy útválasztóhoz, az utóbbi ellenőrzi a forrásgép IP protokollrétege által oda helyezett IP-címet. Ezután az útválasztási táblázatot ellenőrizzük. Ha az IP-címet tartalmazó hálózat megtalálható, akkor a csomag oda kerül. Ellenkező esetben az alapértelmezett útvonalat követi, általában a hálózati hierarchia következő útválasztójához. Abban a reményben, hogy tudni fogja, hová küldje a csomagot. Ha ez nem történik meg, akkor az adatok addig emelkednek, amíg el nem érik az NSP gerincét. Az upstream routerek tartalmazzák a legnagyobb útválasztási táblákat, és ez az a hely, ahol a csomag a megfelelő gerinchálózatba kerül, ahol megkezdi „lefelé” útját.

Domainnevek és címfeloldás

De mi van akkor, ha nem tudja annak a számítógépnek az IP-címét, amelyhez csatlakozni szeretne? Mi a teendő, ha hozzáférésre van szüksége a www.anothercomputer.com nevű webszerverhez? Honnan tudja a böngésző, hogy hol van ez a számítógép? Mindezekre a kérdésekre a válasz a DNS Domain Name Service. Az internet ezen fogalma egy elosztott adatbázisra utal, amely nyomon követi a számítógépek nevét és a hozzájuk tartozó IP-címeket.

Sok gép csatlakozik a DNS-adatbázishoz és a hozzáférést lehetővé tevő szoftverhez. Ezeket a gépeket DNS-kiszolgálóknak nevezzük. Nem a teljes adatbázist, hanem annak csak egy részét tartalmazzák. Ha a DNS-kiszolgáló nem rendelkezik a másik számítógép által kért tartománynévvel, akkor átirányítja egy másik szerverre.

A tartománynév-szolgáltatás az IP-útválasztáshoz hasonló hierarchiában épül fel. A névfeloldást kérő számítógépet a rendszer „felfelé” irányítja a hierarchiában, amíg nem talál egy DNS-kiszolgálót, amely fel tudja oldani a kérésben szereplő tartománynevet.

Ha egy internetkapcsolat konfigurálva van (például helyi hálózaton vagy telefonos kapcsolaton keresztül Windows rendszeren), az elsődleges és egy vagy több másodlagos DNS-kiszolgálót általában a telepítés során adják meg. És így,minden olyan alkalmazás, amelyhez domain névfeloldást igényel, normálisan fog működni. Ha például egy tartománynevet ad meg egy böngészőben, az utóbbi csatlakozik az elsődleges DNS-kiszolgálóhoz. Az IP-cím megszerzése után az alkalmazás csatlakozik a célszámítógéphez, és lekéri a kívánt webold alt.

Az internetes protokollok áttekintése

Amint azt korábban a TCP/IP-ről szóló részben említettük, a WAN-ban számos protokollt használnak. Ezek közé tartozik a TCP, az IP, az útválasztás, a média hozzáférés-vezérlés, az alkalmazási réteg stb. A következő szakaszok néhány fontosabb és leggyakrabban használt protokollt ismertetnek. Ez lehetővé teszi, hogy jobban megértse az internet felépítését és működését. A protokollokat szintjük szerint csökkenő sorrendben tárgyaljuk.

HTTP és világháló

Az internet egyik leggyakrabban használt szolgáltatása a World Wide Web (WWW). A WAN-t engedélyező alkalmazási réteg protokoll a Hypertext Transfer Protocol vagy HTTP. Nem szabad összetéveszteni a HTML hipertext jelölőnyelvvel, amelyet weboldalak írásához használnak. A HTTP az a protokoll, amellyel a böngészők és a szerverek kommunikálnak egymással. Ez egy alkalmazási réteg protokoll, mert egyes programok használják az egymással való kommunikációra. Ebben az esetben ezek böngészők és szerverek.

A HTTP egy kapcsolat nélküli protokoll. Az ügyfelek (böngészők) kéréseket küldenek a szervereknek webelemekre, például oldalakra és képekre. Szolgáltatásuk után a kapcsolatkikapcsol. Minden kérésnél újra létre kell hozni a kapcsolatot.

A legtöbb protokoll kapcsolatorientált. Ez azt jelenti, hogy az egymással kommunikáló számítógépek az interneten keresztül kommunikálnak. A HTTP azonban nem. Mielőtt egy kliens HTTP-kérést küldhetne, a szervernek új kapcsolatot kell létrehoznia.

Az internet működésének megértéséhez tudnod kell, mi történik, ha beír egy URL-t egy webböngészőbe:

1. Ha az URL tartománynevet tartalmaz, a böngésző először csatlakozik a tartománynévszerverhez, és megkapja a megfelelő IP-címet.
2. A böngésző ezután csatlakozik a szerverhez, és HTTP-kérést küld a kívánt oldalhoz.
3. A szerver fogadja a kérést, és ellenőrzi a megfelelő old alt. Ha van, küldd el. Ha a szerver nem találja a keresett old alt, HTTP 404-es hibaüzenetet küld. (A 404 az oldal nem található, ezt valószínűleg mindenki tudja, aki böngészett a webhelyeken).
4. A böngésző megkapja, amit kér, és a kapcsolat megszakad.
5. A böngésző ezután elemzi az old alt, és megkeresi a befejezéshez szükséges egyéb elemeket. Általában ezek képek, kisalkalmazások stb.
6. A böngésző minden egyes elemhez további kapcsolatokat és HTTP kéréseket hoz létre a szerver felé.
7. Ha az összes kép, kisalkalmazás stb. betöltése befejeződött, az oldal teljesen betöltődik a böngészőablakban.

A Telnet kliens használata

A Telnet egy távoli terminálszolgáltatás, amelyet az interneten használnak. Használata visszaesett, de hasznos eszköz a globális hálózat feltárásához. Windows rendszeren a program a rendszerkönyvtárban található. Az indítás után meg kell nyitnia a "Terminal" menüt, és a beállítások ablakban válassza a Helyi visszhang lehetőséget. Ez azt jelenti, hogy láthatja a HTTP-kérelmét, ahogy beírja.

A "Kapcsolat" menüben válassza ki a "Távoli rendszer" elemet. Ezután írja be a www.google.com címet a gazdagép nevéhez, és a 80-at a porthoz. Alapértelmezés szerint a webszerver ezen a porton figyel. Miután rákattintott a Csatlakozás gombra, be kell írnia a GET/HTTP/1.0 kódot, és kétszer meg kell nyomnia az Enter billentyűt.

Ez egy egyszerű HTTP-kérés egy webszervernek, hogy megkapja a gyökéroldalát. A felhasználónak egy pillantást kell kapnia rá, majd megjelenik egy párbeszédpanel, amely jelzi, hogy a kapcsolat megszakadt. Ha el akarja menteni a letöltött old alt, engedélyeznie kell a naplózást. Ezután megtekintheti a webold alt és a létrehozásához használt HTML-kódot.

Az Internet működését meghatározó internetes protokollok többségét a Request for Comments vagy RFC néven ismert dokumentumok írják le. Megtalálhatók az interneten. Például a HTTP 1.0-s verzióját az RFC 1945 írja le.

Alkalmazásprotokollok: SMTP és e-mail

Egy másik széles körben használt internetes szolgáltatás az e-mail. A Simple Mail Transfer Protocol vagy SMTP nevű alkalmazási réteg protokollt használja. Ez is egy szöveges protokoll, de a HTTP-vel ellentétben az SMTP kapcsolatorientált. Ráadásul bonyolultabb is, mint a HTTP. Az SMTP-ben több parancs és szempont található, mint a

A levelezőprogram megnyitásakor olvasásraaz e-mail üzenetek általában így hangzanak:

1. A levelezőkliens (Lotus Notes, Microsoft Outlook stb.) kapcsolatot nyit az alapértelmezett levelezőszerverrel, amelynek IP-címét vagy tartománynevét általában a telepítés során konfigurálják.
2. A levelezőszerver mindig az első üzenetet küldi, hogy azonosítsa magát.
3. A kliens SMTP HELO parancsot küld, amelyre 250 OK választ kap.
4. Attól függően, hogy a kliens ellenőrzi vagy küldi-e a leveleket stb., a megfelelő SMTP-parancsok elküldésre kerülnek a szervernek, hogy az megfelelően válaszolhasson.

Ez a kérés/válasz tranzakció mindaddig folytatódik, amíg a kliens el nem küld egy QUIT parancsot. A szerver ezután elköszön, és a kapcsolat megszakad.

Transmission Control Protocol

Az alkalmazási réteg alatt a protokollveremben található a TCP réteg. Amikor a programok kapcsolatot nyitnak meg egy másik számítógéppel, az általuk küldött üzenetek átkerülnek a verembe a TCP-rétegbe. Ez utóbbi feladata az alkalmazási protokollok irányítása a célszámítógép megfelelő szoftveréhez. Ehhez a portszámokat használják. A portok minden számítógépen külön csatornának tekinthetők. Például e-mailek olvasása közben egyidejűleg böngészhet a weben. Ennek az az oka, hogy a böngésző és a levelezőkliens különböző portszámokat használ. Amikor egy csomag megérkezik a számítógéphez, és felfelé halad a protokoll veremben, a TCP réteg meghatározza, hogy melyik program fogadja a csomagot.portszám.

A leggyakrabban használt internetes szolgáltatások portszámai az alábbiakban találhatók:

• FTP – 20/21.
• Telnet – 23.
• SMTP – 25.
• HTTP – 80.

Transport Protocol

A TCP így működik:

• Amikor a TCP réteg megkapja az alkalmazási réteg protokolladatait, felosztja azokat kezelhető "darabokra", majd mindegyikhez hozzáad egy fejlécet a portszámmal, amelyre az adatokat küldeni kell.
• Amikor a TCP-réteg egy alacsonyabb IP-rétegtől kap egy csomagot, a fejlécadatok eltávolításra kerülnek a csomagból. Szükség esetén helyreállíthatók. Az adatok ezután a portszám alapján elküldésre kerülnek a kívánt alkalmazásnak.

Így haladnak az üzenetek a protokollveremben a megfelelő címre.

A TCP nem szöveges protokoll. Ez egy kapcsolatorientált, megbízható bájtátviteli szolgáltatás. A kapcsolatorientált azt jelenti, hogy két TCP-t használó alkalmazásnak kapcsolatot kell létesítenie az adatcsere előtt. A szállítási protokoll megbízható, mert minden fogadott csomagról nyugtát küldenek a feladónak a kézbesítés megerősítésére. A TCP fejléc egy ellenőrző összeget is tartalmaz a fogadott adatok hibáinak ellenőrzésére.

A szállítási protokoll fejlécében nincs hely IP-címnek. Ez annak köszönhető, hogy feladata az alkalmazási réteg adatainak megbízható fogadása. A számítógépek közötti adatátvitelt az IP végzi.

Internet Protokoll

BA TCP-vel ellentétben az IP megbízhatatlan, kapcsolat nélküli protokoll. Az IP-t nem érdekli, hogy a csomag eljut-e a célhoz vagy sem. Az IP nem ismeri a kapcsolatokat és a portszámokat. Az IP-feladat az adatok küldése más számítógépekre. A csomagok független entitások, és előfordulhat, hogy nem érkeznek meg, vagy egyáltalán nem érik el a célállomást. A TCP feladata, hogy megbizonyosodjon az adatok megfelelő vételéről és elhelyezkedéséről. Az egyetlen dolog, ami az IP-nek közös a TCP-vel, az az, hogy hogyan fogadja az adatokat, és hogyan adja hozzá saját IP-fejléc információit a TCP-adatokhoz.

Az alkalmazási réteg adatait a szállítási protokoll rétegben szegmentálják, és hozzáfűzik egy TCP-fejléchez. Ezután a csomagot IP szinten alakítják ki, egy IP fejlécet adnak hozzá, majd továbbítják a globális hálózaton.

Az internet működése: könyvek

A kezdő felhasználók számára kiterjedt szakirodalom áll rendelkezésre erről a témáról. A "For Dummies" sorozat népszerű az olvasók körében. Az Internet működését megtudhatja az „Internet” és a „Felhasználók és az internet” című könyvekből. Segítenek gyorsan kiválasztani a szolgáltatót, csatlakozni a hálózathoz, megtanítják a böngésző használatára stb. A kezdők számára a könyvek hasznos útmutatók lesznek a globális hálózathoz.

Következtetés

Most már világosnak kell lennie, hogyan működik az internet. De meddig marad ez így? Az IP korábban használt 4-es verziója, amely csak 2³² címet engedélyezett, az IPv6 helyett 2^{128 elméletileg lehetséges címmel. Az internet hosszú utat tett meg az Egyesült Államok Védelmi Minisztériumának kutatási projektjeként való kezdete óta. Senki sem tudja, mi lesz belőle. Egy dolog biztos: az internet úgy köti össze a világot, mint semmi más mechanizmus. Az információs kor javában zajlik, és ennek nagy öröm volt tanúja lenni.}