Как устроен интернет: ответ для чайников

Всем привет! Сегодня мы поговорим про то, что же такое интернет и как он работает, из чего состоит и как устроен. У многих понятие «Интернет» имеет свое представление: у кого-то это бесконечное количество сайтов, кто-то сразу себе представляет игру с друзьями в онлайн-игры, а кто-то любит общаться с друзьями или созваниваться в мессенджерах.

Если брать строгое понятие, то у нас получается, что интернет – это глобальная сеть, которая состоит из устройств, имеющих свои сетевые адреса. Общение в подобной всемирной сети идет с помощью информационных цифровых пакетов. Конечно, в такой глобальной сети есть не только компьютеры, но также наши любимые телефоны, планшеты, серверы, камеры, умные телевизоры и домашний Wi-Fi роутер, который позволяет нам выходить в интернет – но обо всем по порядку.

Например, если мы подключим два компьютера с помощью провода, то у нас будет сеть из двух компьютеров. Но если подобных машин миллионы, и они будут по всему миру – это уже похоже на интернет. Конечно, я немного утрировал, но в целом смысл должен быть понятен. Как и на почте, все эти устройства общаются с помощью пакетов информации. И конечно же, как и на почте, у каждого адресата (компьютера или другого устройства) должен быть свой адрес. Вот для этого и используют IP.

СОВЕТ! Далее я постараюсь кратко, но подробно рассказать принцип работы всемирной глобальной сети. Если же вы хотите понять его на все 100%, то советую читать все дополнительные ссылки. Также можете задавать свои вопросы в комментариях.

Немного истории

Изначально родоначальником интернета стала сеть ARPANET, которую запускали при участии агентства ARPA при Министерстве обороны США. Идея была не в том, чтобы сразу сделать «интернет для всех», а в том, чтобы связать между собой научные центры и университеты. Первыми узлами стали несколько университетских и исследовательских компьютеров, а не обычные домашние ПК, которых тогда в привычном нам виде еще не было.

Проект стал активно развиваться, и уже в 1971 году была изобретена первая электронная почта. В 1973 году сеть вышла за пределы США, и уже к тому моменту ее можно считать международной. Сетка активно развивалась, и для нормальной работы и передачи информации в такой большой сети нужны были стандарты и определенные протоколы, которые помогали быстрой и слаженной работе интернета.

В 1983 году начали использовать протоколы TCP/IP, которые до сих пор лежат в основе интернета. Я уже говорил про них ранее, но далее мы еще раз их коснемся. В 1989 году Тим Бернерс-Ли предложил идею Всемирной паутины, а затем появились HTTP, HTML и первые веб-страницы, которые мы также до сих пор используем для доступа к Web-сайтам.

Изначально основой будущего интернета была ARPANET, а позже важную роль сыграла сеть NSFNET. Она помогла связать научные сети и стала одним из крупных шагов к тому интернету, к которому мы привыкли. А NCSA Mosaic был не первым браузером вообще, а одним из первых популярных графических браузеров – именно после таких программ обычным людям стало проще ходить по сайтам, не мучаясь с командами.

Принцип работы интернета

Теперь мы подобрались к вопросу – а как работает интернет? Мы уже поняли, что интернет – это по сути огромная глобальная сеть подключенных устройств, работающих на одних стандартах и протоколах.

Для работы в интернете применяют три популярных понятия: клиент, сервер и сетевое устройство. Сейчас я покажу на примере.

Допустим, у вас есть дома компьютер, телефон, планшет или даже телевизор, который подключен к интернету – все эти устройства можно назвать клиентами, так как с помощью них вы выходите в интернет.

Клиент – это устройство или программа, с которой идет запрос в глобальное Web-пространство. Например, браузер на ноутбуке, приложение банка на телефоне или игра, которая подключается к серверу.

Чаще всего в домах есть так называемые Wi-Fi роутеры (они же «маршрутизаторы») – это маленькие нехитрые коробочки, которые раздают Wi-Fi, и к ним можно с помощью провода подключить тот же самый компьютер, телевизор, камеру видеонаблюдения или принтер. Роутер одновременно подключен к двум сетям:

• Локальная («внутренняя» или в нашем случае «домашняя») – это как раз все подключенные внутренние устройства. У них также есть свои внутренние IP-адреса, которые не видны напрямую в глобальной сети.
• Внешняя (или интернет-сеть) – то есть через роутер мы и выходим в интернет.

По сути маршрутизатор помогает организовывать локальную сеть и раздавать на все внутренние устройства интернет. Вот этот самый роутер подключается к провайдеру, и он уже является сетевым устройством.

Сетевое устройство – это устройство, помогающее общаться клиенту и серверу. К сетевым устройствам относят: роутеры, коммутаторы, модемы, точки доступа и каналы связи.

А теперь мы подошли к понятию сервер. По сути сервер – это компьютер или целая группа компьютеров, на которых лежит нужная нам информация или работает нужная служба. Например, нам нужно зайти на сайт:

1. Мы открываем браузер и вводим адрес в браузерную адресную строку.
2. Сначала обычно идет запрос к DNS, чтобы узнать IP-адрес сайта.
3. Далее запрос идет через интернет к серверу по нужному адресу. Пакет может проходить через различные каналы связи, коммутаторы, маршрутизаторы – это нас не интересует.
4. Сервер получает запрос и высылает ответ на наше устройство.
5. Сайт начинает отображаться у нас в браузере.

На практике один сайт может лежать не на одном сервере, а сразу на нескольких. Часто рядом с пользователем работает CDN – сеть промежуточных серверов, которая быстрее отдает картинки, видео и файлы. Поэтому сайт из другой страны иногда открывается почти как местный.

Давайте коротко расскажу про коммутаторы, маршрутизаторы и модемы – думаю, вы также слышали эти понятия.

Маршрутизатор или роутер – это устройство, которое позволяет грамотно отправлять пакеты информации. Работает он на основе таблиц маршрутизации, где записаны адреса сетей и направления, куда отправлять данные. Таким образом при запросах или ответах он как грамотный почтовый сотрудник отправляет письма нужному адресату (серверу или клиенту).

Модем – это по сути переводчик между вашим оборудованием и сетью провайдера. В старом смысле он действительно преобразовывал аналоговый сигнал в цифровой и обратно. В современных сетях модем может работать через оптику, коаксиальный кабель, телефонную линию или мобильную сеть, но смысл для обычного пользователя один – он помогает подключиться к линии провайдера.

Коммутатор – он соединяет компьютеры и другие устройства в одну локальную сеть. Если совсем по-простому, это «разветвитель» для проводной сети, но умный: он отправляет кадры не куда попало, а на нужный порт.

Более подробно советую почитать про роутер, модем и коммутатор.

Также в интернете есть такое понятие как «узел» – по сути это любое устройство, которое подключено к сети: будь это клиент, сервер или сетевое оборудование.

Коммутация

И чуть не забыл упомянуть про коммутацию. Чаще всего используют:

• Витую пару – медные провода, попарно скрученные между собой. Из-за потери сигнала и электромагнитного воздействия могут передавать сигнал не так далеко – обычно до 100 м для стандартного Ethernet-соединения. Читать подробно…
• Оптоволокно – стеклянные или пластиковые волокна, передающие информацию с помощью света. Самый надежный способ подключения на большие расстояния. Читать подробно…
• Коаксиальный кабель – используется кабельными компаниями. Через него могут передавать и телевидение, и интернет.
• Телефонные провода – ранее, когда подходящей коммутации не было, а интернет нужно было провести во все точки, использовали их. Из-за проблем с помехами и скоростью данный вид подключения потихоньку уходит.
• 3G/4G/5G мобильная и спутниковая связь – передача идет с помощью радиоволн. Тут провод до квартиры не нужен, но качество сильно зависит от покрытия, нагрузки на вышку, погоды и оборудования.

Последние варианты часто используются вместе с модемами или терминалами провайдера, потому что нужно согласовать вашу домашнюю сеть с сетью оператора. Говоря совсем просто: роутеру нужно чем-то «понять» линию, по которой к вам приходит интернет.

Про IP и адресацию

На данный момент в интернете и сетях все еще широко используется IP версии 4. Наверное, вы уже видели цифры, подобные этому:

167.28.45.238

Вот это и есть пример IP-адреса, который используется в сетях для того, чтобы пакеты информации доходили туда, куда нужно. По сути мы получаем число, где каждый блок после точки может быть от 0 до 255. И получается, что минимальное значение:

0.0.0.0

А максимальное:

255.255.255.255

Всего в IPv4 можно использовать примерно 4,29 миллиарда адресов, но для обычного интернета доступно меньше, потому что часть адресов зарезервирована под специальные задачи и локальные сети. На текущий день свободные IPv4-адреса давно стали дефицитом.

И тут встает логичный вопрос – а как же тогда интернет существует, если лимит адресов уже давно уперся в потолок? На самом деле провайдеры, которые предоставляют нам интернет, крутятся как могут, и есть несколько решений подобной проблемы:

1. Использование динамических IP-адресов – провайдер может выдавать клиенту адрес не навсегда, а на время подключения или аренды. Сегодня у вас один адрес, после перезагрузки роутера может быть другой. Более подробно про отличие динамического и статического адреса – читаем тут.
2. Серые IP-адреса – мы уже ранее упоминали, что локальные адреса, например, находящиеся у вас дома, не видны в глобальной сети. Провайдер может сделать похожую схему у себя и вывести много клиентов через один общий внешний адрес. Тогда у всех будет один внешний адрес, но внутри сети провайдера у каждого будет свой локальный. Более подробно об этом читаем тут.

3. Один из самых продвинутых вариантов – это использование нового протокола IP версии 6.

IPv6 – позволяет использовать куда больше адресов за счет более длинной записи. Посмотрите на пример представления IPv4 и IPv6 – как видите, в кодировке используется куда больше символов, а также туда добавились еще и буквы. IPv6 с лихвой хватит для огромного количества устройств, но переход идет не одним щелчком пальцев.

На самом деле причин несколько. Во-первых, нужно поддерживать оборудование и настройки сразу в двух мирах – IPv4 и IPv6. Во-вторых, много старых устройств, сервисов и корпоративных сетей до сих пор завязаны на IPv4. Поэтому на практике часто используют режим dual stack, когда работают оба протокола сразу.

Домены

Для многих первое знакомство с интернетом был вход на какой-нибудь сайт. Именно так многие проверяют первое подключение к глобальной сети. Начнем с понятия «домен» – это человекочитаемое имя сайта или сетевой зоны. Проще говоря, нам легче запомнить wifigid.ru, чем набор цифр IP-адреса.

Домены бывают разные:

• Географические – например, «ru» для России, «us» для США, «lv» для Латвии, «ua» или «укр» для Украины, «jp» для Японии, «cn» для Китая и т.д.
• Административные – например, домены для государственных, образовательных или служебных организаций.
• Коммерческий – имеет самый известный домен: com.
• Тематические – характеризуют принадлежность к какой-то теме: love, bar, online, today.

Чаще всего доменное имя пишется в самом конце через точку, вот как у нас:

Wifigid.ru

Есть также домены разного уровня, например, если наш сайт начнет развиваться, и мы решим открыть подраздел, который будет отвечать отдельно за обзор компьютеров, то он будет называться так:

Obzorkompov.wifigid.ru

То есть сначала идет поддомен, далее основной домен и в самом конце домен верхнего уровня.

Примечание Ботана. На самом деле с технической стороны НЕ ТАК. Есть корневой домен – «.». Т.е. в конце каждого сайта после привычных нам «ru» должна стоять еще и точка, но браузеры и многие программы ее скрывают. Это и есть корневой уровень. «ru.» – домен верхнего уровня. «wifigid.ru.» – домен второго уровня, именно домен второго уровня и считается самым важным для конкретного сайта. «obzorkompov.wifigid.ru.» – домен третьего уровня или «поддомен» и т.д.

DNS

У многих уже, наверное, закрался вопрос – почему при адресации в интернете используются IP-адреса, а мы при запросе в интернете чаще используем буквенный адрес? Действительно, в интернете и в сетях используется IP-адресация. Но для того, чтобы людям было удобнее и понятнее, а также для того, чтобы не запоминать безликие цифры, были придуманы DNS-серверы.

DNS помогает перевести понятный человеку адрес сайта (wifigid.ru) в понятный сети IP. Конкретный IP у сайта может меняться, поэтому не советую запоминать цифры как что-то вечное.

Можете провести эксперимент и ввести вместо обычного адреса IP, но сработает это не всегда. Многие сайты живут на общих серверах и открываются именно по имени домена, а не просто по одному голому IP.

Работает DNS так:

1. Вы вводите адрес в адресную строку браузера.
2. Сначала компьютер смотрит свой кэш – вдруг он уже знает нужный адрес.
3. Если ответа нет, через интернет идет запрос к DNS-серверу, который ищет подобный адрес в специальной системе.
4. Если сервер находит адрес, он возвращает IP, с которым вы можете работать.

Про DNS более подробно читаем тут.

Мы только что услышали новое понятие: URL – это как раз и есть полный адрес, который вы используете для работы с сайтами. Он обычно состоит из:

• https:// – это протокол, который используется в работе. HTTPS означает, что соединение с сайтом шифруется.
• wifigid.ru – доменное имя сайта.
• Далее могут идти разделы, страницы, параметры и якоря внутри самого сайта.

А теперь мы подошли к очень интересной теме, а именно отображению сайтов. Как вы уже поняли, в интернете и сети информация передается большим количеством нулей и единиц. Но в конце на сайтах мы видим красивую картинку. Вот вам пример – если вы зайдете на нашу главную страницу, то увидите вот это:

А вот такую информацию получает компьютер от сервера:

Этот язык называется HTML – по сути это разметка страницы. Браузер читает HTML, подгружает CSS для оформления, JavaScript для действий на странице, картинки, шрифты и другие файлы. А потом он все это собирает в привычный вид: блоки, кнопки, меню, картинки и буквы.

Структура и строение интернета

Интернет – это глобальная сеть устройств, компьютеров, телефонов, серверов и другого сетевого оборудования. Если говорить простыми словами, в интернете есть несколько понятных зон:

• Открытый интернет – это сайты, социальные сети, порталы, форумы и другие страницы, которые можно найти через обычные поисковики.
• Deep Web – страницы и данные, которые не индексируются поисковиками или требуют входа: личная почта, кабинет банка, закрытые документы, админки сайтов, личные файлы в облаке. Это не обязательно что-то плохое или секретное, обычная рабочая часть интернета.
• Dark Web – небольшой скрытый сегмент, куда обычно заходят через специальные сети и браузеры. Там может быть разное: от легальных приватных площадок до откровенно запрещенных вещей. Обычному пользователю туда без понимания рисков лучше не лезть.

Мифические уровни вроде «Марианской сети» и прочих страшилок из интернета – это больше легенды и байки. Для обычного понимания достаточно трех понятий: открытый интернет, глубокая сеть и даркнет.

На самом деле в интернете есть много темных закоулков, именно поэтому точной схемы глобальной сети, нет ни у кого. Если у вас остались вопросы, то задавайте их в комментариях.