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 Skype.

Если брать строгое понятие, то у нас получается, что интернет – это глобальная сеть, которая состоит из компьютеров, имеющих свой IP адрес. 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, а также любимый домашний Wi-Fi роутер, который позволяет нам выходить в интернет – но обо все 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 и есть 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 стало Министерство обороны США. Они поручили 4 крупнейшим университетам подключить в сеть все компьютеры, которые находились в центральном управлении оборонной организации. Начали, конечно же, с подключения кабеля. В процессе получилось подключить не только компы министерства обороны, но также все устройства 4-х университетов.

Проект стал активно развиваться, и уже в 1971 году была изобретена первая электронная почта. В 1973 году был проложен кабель в Европу, и уже к тому моменту можно считать, что сеть превратилась в глобальную. 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 впервые начали использовать прогрессивный протокол адресации TCP/IP, который до сих пор используется. Я уже говорил про него ранее, но далее мы ещё раз его коснемся. В 1989 году были придуманы HTTP и HTML, которые мы также до сих пор используем для доступа к Web-сайтам.

Изначально сам термин «Интернет» был закреплен компанией ARPA, но впоследствии её вытеснила другая более продвинутая организация – «NSFNet». Именно они дали возможность пользоваться той глобальной сетью, к которой мы привыкли. Они же подарили миру первый браузер – NCSA Mosaic.

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, с которого идет запрос в глобальное Web-пространство.

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 двух 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 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 и каналы связи.

А теперь мы подошли к понятию сервер. По сути сервер – это тот же самый компьютер, на котором лежит нужная нам информацию. Например, нам нужно зайти на сайт:

1. Мы открываем браузер и вводим адрес в браузерную адресную строку.
2. Идет запрос через весь интернет к серверу по нужному адресу. Пакет может проходить через различные каналы связи, коммутаторы, маршрутизаторы – это нас не интересует.
3. Сервер получает запрос и высылает ответ на наше устройство.
4. Сайт начинает отображаться у нас в браузере.

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 всех подключенных устройств. Таким образом при запросах или ответах, он как грамотный почтовый сотрудник отправляет письма нужному адресату (серверу или клиенту).

Модем – это по сути переводчик в глобальной сети. Напомню, что компьютер, а также подобные устройства, умеют воспринимать только цифровую информацию, состоящую из 0 и 1. Модем переводит аналоговый (сигнал, передающийся чаще всего волнами) в цифровой, понятный для компьютеров сигнал.

Коммутатор – он просто соединяет компьютеры и другие устройства в одну локальную сеть.

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 интернету: 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 – в среднем на 100-200 м. Читать подробно…
• Оптоволокно – стеклянные провода, передающие информацию с помощью пучка света, сконцентрированного в центре кабеля. Самый надежный способ подключения. Читать подробно…
• Коаксиальный кабель – используется кабельными компаниями.
• Телефонные провода – ранее, когда подходящей коммутации не было, а интернет нужно было провести во все точки, использовали их. Из-за проблем с помехами данный вид подключения потихоньку уход.
• 3G/4G мобильная и спутниковая связь – передача идет с помощью радиоволн и использования спутников.

Последние три варианта используются в скупе с модемами, так как передача информации идет аналоговым путем.

Про IP и адресацию

На данный момент в интернете и сетях 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 очень сложное число от 0 до 255 в каждом блоке после точки. И получается, что минимальное значение:

0.0.0.0

А максимальное:

255.255.255.255

Всего можно использовать 4,22 миллиардов адресов. На самом деле не так много, учитывая тот факт, что с каждым днем адресов становится все меньше и меньше. Плюс несколько миллионов адресов зарезервированы и используются на постоянной основе. На самом деле уже начиная с 2009 года порог в 4,22 миллиарда был достигнут.

И тут встает логичный вопрос – а как же тогда интернет существует, если уже более десяти лет назад лимит на адреса был исчерпан? На самом деле провайдеры, которые предоставляют нам интернет – крутятся как могут, и есть несколько решений подобной проблемы:

1. Использование Динамических IP адресов – провайдеры постоянно меняют адреса клиентов на новые. Работает это достаточно просто, и помогает в этом часовые пояса. Когда одна сторона земного шара спит, другая использует свободные адреса. И так по кругу. 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. Но провайдер, может устроить локальную сеть прям у вас в подъезде и подключить к одному узлу с одним адресом весь подъезд. Тогда у всех будет один внешний адрес, но вот внутри подъезда 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 кодировать и использовать куда больше адресов за счет более длинного адреса. 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 покрытия всего земного шара, но почему-то провайдеры не спешат переходить на адресацию шестого поколения – но почему?

На самом деле причин может быть несколько. Во-первых, нужно будет менять все оборудование, а это стоит денег. Во-вторых, уйдет приток денег за счет продажи статических белых IP адресов. Я думаю, лет через 10 им придется это сделать, так как к тому моменту устройств в интернете будет слишком много.

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 выделенная область каких-то серверов в интернете, которые имеют одинаковый признак.

Домены бывают разные:

• Географические – например, сейчас вы находитесь в России, так как в конце адреса стоит «ru» домен. Также есть США (us), Латвия (lv), Украина (ua, или укр), Япония (jr), Китай (cn) и т.д.
• Административные – обычно принадлежащие какой-то компании.
• 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 домен 2-го уровня, далее первого, и в самом конце региональный.

Примечание Ботана. На самом деле с технической стороны НЕ ТАК. Есть домен нулевого уровня – «.». 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 домен «нулевого уровня». «ru.» – домен первого 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 используется IP адреса, а мы при запросе в интернете чаще используем буквенный (URL) 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 сервера.

DNS помогает перевести непонятный для сети URL адрес (wifigid.ru) в понятный IP (185.63.191.187).

Можете провести эксперимент и ввести вместо обычного адреса – IP.

Работает DNS так:

1. Вы вводите адрес в адресную строку браузера.
2. Через интернет идет запрос в DNS сервер, который ищет подобный адрес в специальном списке.
3. 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.
• ru – адрес сервера.
• Далее идут страницы самого сайта: сначала раздел, а потом конечная статья.

А теперь мы подошли к очень интересной теме, а именно отображение сайтов. Как вы уже поняли, в интернете и сети информация передается бесконечным количество 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 более простое представление информации для компьютера. И вот браузер переводит этот язык в более приятный для глаза человека: подгружая картинки, шрифты, рисуя блоки, квадратики и буквы в удобном виде.

Структура и строение интернета

Интернет — это глобальная сеть всех устройств, компьютеров, телефонов и других сетевых устройств. Из-за обширности и глобальности интернет разросся настолько, что разделился на некоторые сегменты:

• Обычный инет – это тот сегмент, куда вы сможете попасть: социальные сети, сайты компаний, порталы, форумы и т.д.
• Подводный – сайты, на которые не ведут официальные ссылки. Обычные форумы и клубы по интересам. Сайты, работающие по подпискам.
• Глубинный – сайты, заблокированные провайдерами по решению региональных властей. Хранят в себе запрещенную информацию
• Даркнет – обычный пользователь без обхода и VPN не сможет попасть туда. Подобные сайты используются в секретных целях как злоумышленниками, так и специальными службами.
• Закрытый – многие отвергают возможность его существования. Но есть легенда, что это обычные правительственные международные сети.1
• Марианский – сказочный, мифический уровень, на котором хранятся все тайные знания.

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.