Как устроен и работает интернет? Что такое Интернет? Это целый мир

То есть в узком смысле - это глобальное сообщество малых и больших сетей. В более широком смысле - это глобальное информационное пространство, хранящее огромное количество информации на миллионах компьютеров, которые обмениваются данными.

В 1969 году, когда был создан Интернет, эта сеть объединяла всего лишь четыре хост-компьютера, а сегодня их число измеряется десятками миллионов. Каждый компьютер, подключенный к Интернету, - это часть Сети.

Для того чтобы начать с наиболее привычной всем схемы, рассмотрим, как подключается к Интернету домашний компьютер, и проследим, по каким каналам путешествует информация, передаваемая и принимаемая нами из Сети. Если вы выходите в Интернет с домашнего компьютера, то, скорее всего, используете модемное подключение (рис. 1).

В принципе, соединение с провайдером может идти по различным каналам: по телефонной линии, по выделенной линии, на основе беспроводной или спутниковой связи, по сети кабельного телевидения или даже по силовым линиям - все эти альтернативные варианты показаны на рис. 1 .

Чаще всего это так называемое временное (сеансовое) соединение по телефонной линии. Вы набираете один из телефонных номеров, который предоставил вам провайдер, и дозваниваетесь на один из его модемов. На рис. 1 показан набор модемов провайдера, так называемый модемный пул. После того как вы соединились с вашим ISP (Internet Service Provider)-провайдером, вы становитесь частью сети данного ISP. Провайдер предоставляет своим пользователям различные сервисы, электронную почту, Usenet и т.д.

Каждый провайдер имеет свою магистральную сеть, или бэкбоун . На рис. 1 мы условно изобразили магистральную сеть некоего провайдера ISP-A. Его магистральная сеть показана зеленым цветом.

Обычно ISP-провайдеры - это крупные компании, которые в ряде регионов имеют так называемые точки присутствия (POP, Point of Presence), где происходит подключение локальных пользователей.

Обычно крупный провайдер имеет точки присутствия (POP) в нескольких крупных городах. В каждом городе находятся аналогичные модемные пулы, на которые звонят локальные клиенты этого ISP в данном городе. Провайдер может арендовать волоконно-оптические линии у телефонной компании для соединения всех своих точек присутствия (POP), а может протянуть свои собственные волоконно-оптические линии. Крупнейшие коммуникационные компаний имеют собственные высокопропускные каналы. На рис. 1 мы показали опорные сети двух Интернет-провайдеров. Очевидно, что все клиенты провайдера ISP-А могут взаимодействовать между собой по собственной сети, а все клиенты компании ISP-В - по своей, но при отсутствии связи между сетями ISP-A и ISP-B клиенты компании «A» и клиенты компании «В» не могут связаться друг с другом. Для реализации данной услуги компании «A» и «B» договариваются подключиться к так называемым точкам доступа (NAP - Network Access Points) в разных городах, и трафик между двумя компаниями течет по сетям через NAP. На рис. 1 показаны магистральные сети только двух ISP-провайдеров. Аналогично организуется подключение к другим магистральным сетям, в результате чего образуется объединение множества сетей высокого уровня.

В Интернете действуют сотни крупных Интернет-провайдеров, их магистральные сети связаны через NAP в различных городах, и миллиарды байтов данных текут по разным сетям через NAP-узлы.

Если вы пользуетесь Интернетом в офисе, то, скорее всего, вы подключены к локальной сети (LAN - Local Area Network). В этом случае рассмотренная нами схема несколько видоизменяется (рис. 2). Сеть организации обычно отделена от внешнего мира определенной службой защиты информации, которая на нашей схеме условно показана в виде кирпичной стены. Варианты подключения к провайдеру могут быть различными, хотя чаще всего это выделенная линия.

Поскольку невозможно схематически отразить всю совокупность сетей Интернета, ее часто изображают в виде размытого облака, выделяя в нем лишь основные элементы: маршрутизаторы, точки присутствия (POP) и места доступа (NAP).

Скорость передачи информации на различных участках Сети существенно различается. Магистральные линии, или бэкбоуны, связывают все регионы мира (рис. 5) - это высокоскоростные каналы, построенные на основе волоконно-оптических кабелей. Кабели обозначаются OC (optical carrier), например OC-3, OC-12 или OC-48. Так, линия OC-3 может передавать 155 Мбит/с, а OC-48 - 2488 Мбит/с (2,488 Гбит/с). В то же время получение информации на домашний компьютер с модемным подключением 56 K происходит со скоростью всего 56 000 бит/с.

Как происходит передача информации в Интернете

Маршрутизаторы

Как же происходит передача информации по всем этим многочисленным каналам? Как сообщение может быть доставлено с одного компьютера на другой через весь мир, пройдя несколько различных сетей за долю секунды? Для того чтобы объяснить этот процесс, необходимо ввести несколько понятий и прежде всего рассказать о работе маршрутизаторов. Доставка информации по нужному адресу невозможна без маршрутизаторов, определяющих, по какому маршруту передавать информацию. Маршрутизатор - это устройство, которое работает с несколькими каналами, направляя в выбранный канал очередной блок данных. Выбор канала осуществляется по адресу, указанному в заголовке поступившего сообщения.

Таким образом, маршрутизатор выполняет две различные, но взаимосвязанные функции. Во-первых, он направляет информацию по свободным каналам, предотвращая «закупорку» узких мест в Сети; во-вторых, проверяет, что информация следует в нужном направлении. При объединении двух сетей маршрутизатор включается в обе сети, пропуская информацию из одной в другую, и в некоторых случаях осуществляет перевод данных из одного протокола в другой, при этом защищая сети от лишнего трафика. Эту функцию маршрутизаторов можно сравнить с работой патрульной службы, которая с вертолета ведет наблюдение за движением в городе, контролирует общую ситуацию с поломками и заторами на дорогах и сообщает о наиболее загруженных участках трассы, чтобы водители выбирали оптимальный маршрут и не попадали в пробки.

Протоколы Интернета

ерейдем теперь к рассмотрению способов передачи информации в Интернете. Для этого необходимо ввести такое понятие, как протокол. В широком смысле протокол - это заранее оговоренное правило (стандарт), по которому тот, кто хочет использовать определенный сервис, взаимодействует с последним. Применительно к Интернету протокол - это правило передачи информации в Сети.

Следует различать два типа протоколов: базовые и прикладные. Базовые протоколы отвечают за физическую пересылку сообщений между компьютерами в сети Интернет. Это протоколы IP и TCP. Прикладными называют протоколы более высокого уровня, они отвечают за функционирование специализированных служб. Например, протокол http служит для передачи гипертекстовых сообщений, протокол ftp - для передачи файлов, SMTP - для передачи электронной почты и т.д.

Набор протоколов разных уровней, работающих одновременно, называют стеком протоколов. Каждый нижележащий уровень стека протоколов имеет свою систему правил и предоставляет сервис для вышележащих.

Такое взаимодействие можно сравнить со схемой пересылки обычного письма. Например, директор фирмы «А» пишет письмо и отдает его секретарю. Секретарь помещает письмо в конверт, надписывает адрес и относит конверт на почту. Почта доставляет письмо в почтовое отделение. Почтовое отделение связи доставляет письмо получателю - секретарю директора фирмы «B». Секретарь распечатывает конверт и передает письмо директору фирмы «В». Информация (письмо) передается с верхнего уровня на нижний, обрастая на каждой стадии дополнительной служебной информацией (пакет, адрес на конверте, почтовый индекс, контейнер с корреспонденцией и т.д.), которая не имеет отношения к тексту письма.

Нижний уровень - это уровень почтового транспорта, которым письмо перевозится в пункт назначения. В пункте назначения происходит обратный процесс: корреспонденция извлекается, считывается адрес, почтальон несет конверт секретарю фирмы «B», который достает письмо, определяет его срочность, важность и в зависимости от этого передает информацию выше. Директора фирм «А» и «Б», передавая друг другу информацию, не заботятся о проблемах пересылки этой информации, подобно тому как секретаря не волнует, как доставляется почта.

Аналогично каждый протокол в стеке протоколов выполняет свою функцию, не заботясь о функциях протокола другого уровня.

На нижнем уровне, то есть на уровне TCP/IP , используется два основных протокола: IP (Internet Protocol - протокол Интернета) и ТСР (Transmission Control Protocol - протокол управления передачей).

Архитектура протоколов TCP/IP предназначена для объединенной сети. Интернет состоит из разнородных подсетей, соединенных друг с другом шлюзами. В качестве подсетей могут выступать разные локальные сети (Token Ring, Ethernet и т.п.), различные национальные, региональные и глобальные сети. К этим сетям могут подключаться машины разных типов. Каждая из подсетей работает в соответствии со своими принципами и типом связи. При этом каждая подсеть может принять пакет информации и доставить его по указанному адресу. Таким образом, требуется, чтобы каждая подсеть имела некий сквозной протокол для передачи сообщений между двумя внешними сетями.

Разобраться в работе протоколов поможет схема на рис. 6 . Предположим, имеется некое послание, отправляемое по электронной почте. Передача почты осуществляется по прикладному протоколу SMTP, который опирается на протоколы TCP/IP. Согласно протоколу TCP, отправляемые данные разбиваются на небольшие пакеты фиксированной структуры и длины, маркирующиеся таким образом, чтобы при получении данные можно было бы собрать в правильной последовательности.

Обычно длина одного пакета не превышает 1500 байт. Поэтому одно электронное письмо может состоять из нескольких сотен таких пакетов. Малая длина пакета не приводит к блокировке линий связи и не позволяет отдельным пользователям надолго захватывать канал связи.

К каждому полученному TCP-пакету протокол IP добавляет информацию, по которой можно определить адреса отправителя и получателя. На рис. 6 это представлено как помещение адреса на конверт. Для каждого поступающего пакета маршрутизатор, через который проходит какой-либо пакет, по данным IP-адреса определяет, кому из ближайших соседей необходимо переслать данный пакет, чтобы он быстрее оказался у получателя, - то есть принимает решение об оптимальном пути следования очередного пакета. При этом географически самый короткий путь не всегда оказывается оптимальным (быстрый канал на другой континент может быть лучше медленного в соседний город). Очевидно, что скорость и пути прохождения разных пакетов могут быть различными.

Таким образом, протокол IP осуществляет перемещение данных в сети, а протокол TCP обеспечивает надежную доставку данных, используя систему кодов, исправляющих ошибки. Причем два сетевых сервера могут одновременно передавать в обе стороны по одной линии множество TCP-пакетов от различных клиентов.

Некоторые начинающие пользователи думают, что связь по Интернету похожа на телефонную. Хочется еще раз подчеркнуть основное различие передачи информации по телефонной сети и по Интернету: когда вы звоните по телефону кому-нибудь в другой регион страны или даже на другой континент, телефонная система устанавливает канал между вашим телефоном и тем, на который вы звоните. Канал может состоять из десятков участков: медные провода, волоконно-оптические линии, беспроводные участки, спутниковая связь и т.д. Эти участки неизменны на протяжении всего сеанса связи. Это означает, что линия между вами и тем, кому вы звоните, постоянна в течение всего разговора, поэтому повреждения на любом участке данной линии, например обрыв проводов в бурю, способны прервать ваш разговор.

При этом, если соединение нормальное, значит выделенная вам часть сети для других уже не доступна. Речь идет о сети с коммутацией каналов. Интернет же является сетью с коммутацией пакетов, а это совсем другая история. Процесс пересылки электронной почты принципиально иной.

Как уже было отмечено, Интернет-данные в любой форме (будь то электронное послание, Web-страница или скачиваемый файл) путешествуют в виде группы пакетов. Каждый пакет посылается на место назначения по оптимальному из доступных путей. Поэтому даже если какой-то участок Сети окажется нарушенным, то это не повлияет на доставку пакета, который будет направлен по альтернативному пути. Таким образом, во время доставки данных нет необходимости в фиксированной линии связи между двумя пользователями. Принцип пакетной коммутации обеспечивает основное преимущество Интернета - надежность. Сеть может распределять нагрузку по различным участкам за тысячные доли секунды. Если какой-то участок оборудования сети поврежден, пакет может обойти это место и пройти по другому пути, обеспечив доставку всего послания .

Адресация в Интернете

ы уже упоминали IP-адрес, теперь расскажем о нем подробнее. Каждому компьютеру, подключенному к Интернету, присваивается идентификационный номер, который называется IP-адресом.

Но если вы осуществляете сеансовое подключение (то есть подключаетесь на время сеанса выхода в Интернет), то IP-адрес вам выделяется только на время этого сеанса. Присвоение адреса на время сеанса связи называется динамическим распределением IP-адресов. Оно удобно для ISP-провайдера, поскольку в тот период времени, пока вы не выходите в Интернет, IP-адрес, который вы получали, может быть выделен другому пользователю. Этот IP-адрес является уникальным только на время вашей сессии - в следующий раз, когда вы будете выходить в Интернет через своего провайдера, IP-адрес может быть другим. Таким образом, Интернет-провайдер должен иметь по одному IP-адресу на каждый обслуживаемый им модем, а не на каждого клиента, которых может быть намного больше.

IP-адрес имеет формат xxx.xxx.xxx.xxx, где xxx - числа от 0 до 255. Рассмотрим типичный IP-адрес: 193. 27.61.137.

Для облегчения запоминания IP-адрес обычно выражают рядом чисел в десятичной системе счисления, разделенных точками. Но компьютеры хранят его в бинарной форме. Например, тот же IP-адрес в двоичном коде будет выглядеть так:

11000001.00011011.00111101.10001001.

Четыре числа в IP-адресе называются октетами, поскольку в каждом из них при двоичном представлении имеется восемь разрядов: 4×8=32. Так как каждая из восьми позиций может иметь два различных состояния: 1 или 0, общий объем возможных комбинаций составляет 28, или 256, то есть каждый октет может принимать значения от 0 до 255. Комбинация четырех октетов дает 232 значений, то есть примерно 4,3 млрд. комбинаций, за исключением некоторых зарезервированных адресов.

Октеты служат не только для того, чтобы разделять числа, но и выполняют другие функции. Октеты можно распределить на две секции: Net и Host. Net-секция используется для того, чтобы определить сеть, к которой принадлежит компьютер. Host, который иногда называют узлом, определяет конкретный компьютер в сети.

Эта система аналогична системе, используемой в обычной почте, когда одна часть адреса определяет улицу, а вторая - конкретный дом на этой улице.

На ранней стадии своего развития Интернет состоял из небольшого количества компьютеров, объединенных модемами и телефонными линиями. Тогда пользователи могли установить соединение с компьютером, набрав цифровой адрес, например 163. 25.51.132. Это было удобно, пока сеть состояла из нескольких компьютеров. По мере увеличения их количества, учитывая тот факт, что текстовое имя всегда удобнее для запоминания, чем цифровое, постепенно цифровые имена стали заменять на текстовые.

Возникла проблема автоматизации данного процесса, и в 1983 году в Висконсинском университете США (University of Wisconsin) была создана так называемая DNS (Domain Name System)-система, которая автоматически устанавливала соответствие между текстовыми именами и IP-адресами. Вместо чисел была предложена ставшая сегодня для нас привычной запись типа http://www.myhobby.narod.ru/ .

Подобным образом осуществляется сортировка обычной почты. Люди привыкли ориентироваться по географическим адресам, например: «Москва, ул. Рылеева, д. 3, кв. 10», в то время как автомат на почте быстро сортирует почту по индексу.

Таким образом, при пересылке информации компьютеры используют цифровые адреса, люди - буквенные, а DNS-сервер служит своеобразным переводчиком.

Прежде чем переходить к описанию работы DNS-серверов, следует сказать несколько слов о структуре доменных имен.

Доменные имена

огда вы обращаетесь на Web или посылаете e-mail, вы используете доменное имя. Например, адрес http://www.microsoft.com/ содержит доменное имя microsoft.com. Аналогично e-mail-адрес [email protected] содержит доменное имя aha.ru.

В доменной системе имен реализуется принцип назначения имен с определением ответственности за их подмножество соответствующих сетевых групп.

И если каждая группа придерживается этого простого правила и всегда получает подтверждение, что имена, которые она присваивает, единственны среди множества ее непосредственных подчиненных, то никакие две системы, где бы те ни находились в сети Интернет, не смогут получить одинаковые имена.

Так же уникальны адреса, указываемые на конвертах при доставке писем обычной почтой. Таким образом, адрес на основе географических и административных названий однозначно определяет точку назначения.

Домены тоже имеют аналогичную иерархию. В именах домены отделяются друг от друга точками: companya.msk.ru, companyb.spb.ru. В имени может быть различное количество доменов, но обычно их не больше пяти. По мере движения по доменам в имени слева направо, количество имен, входящих в соответствующую группу, возрастает.

Каждый раз, когда вы используете доменное имя, вы также используете DNS-серверы для того, чтобы перевести буквенное доменное имя в IP-адрес на машинном языке.

В качестве примера давайте рассмотрим адрес http://www.pc.dpt1.company.msk.ru/ .

Первым в имени стоит название рабочей машины - реального компьютера с IP-адресом. Это имя создано и поддерживается группой dpt1. Группа входит в более крупное подразделение company, далее следует домен msk - он определяет имена московской части сети, а ru - российской.

Каждая страна имеет свой домен. Так au - соответствует Австралии, be - Бельгии и т.д. Это географические домены верхнего уровня.

Помимо географического признака используется тематический, в соответствии с которым существуют следующие доменные имена первого уровня:

• com - обозначает коммерческие предприятия;
• (edu) - образовательные;

Как работает DNS-сервер

NS-сервер принимает запрос на конвертацию доменного имени в IP-адрес. При этом DNS-сервер выполняет следующие действия:

• отвечает на запрос, выдав IP-адрес, поскольку уже знает IP-адрес запрашиваемого домена.
• контактирует с другим DNS-сервером для того, чтобы найти IP-адрес запрошенного имени. Этот запрос может проходить по цепочке несколько раз.
• выдает сообщение: «Я не знаю IP address домена, запрашиваемого вами, но вот IP address DNS-сервера, который знает больше меня»;
• сообщает, что такой домен не существует.

Представим, что вы набрали адрес http://www.pc.dpt1.company.com/ в вашем браузере, который имеет адрес в домене верхнего уровня COM (рис. 9). В простейшем варианте ваш браузер контактирует с DNS-сервером для того, чтобы получить IP-адрес искомого компьютера, и DNS-сервер возвращает искомый IP-адрес (рис. 10).

На практике в Сети, где объединены миллионы компьютеров, найти DNS-сервер, который знает нужную вам информацию, - это целая проблема. Иными словами, если вы ищете какой-то компьютер в Сети, то прежде всего вам необходимо найти DNS-сервер, на котором хранится нужная вам информация. При этом в поиске информации может быть задействована целая цепочка серверов. Пояснить работу DNS-серверов можно на примере, показанном на рис. 11 .

Предположим, что тот DNS-сервер, к которому вы обратились (на рис. 11 он обозначен как DNS1), не имеет нужной информации. DNS1 начнет поиск IP-адреса с обращения к одному из корневых DNS-серверов. Корневые DNS-серверы знают IP-адреса всех DNS-серверов, отвечающих за доменные имена верхнего уровня (COM, EDU, GOV, INT, MIL, NET, ORG и т.д.).

Например, ваш сервер DNS1 может запросить адрес у корневого DNS-сервера. Если корневой сервер не знает данного адреса, возможно, он даст ответ: «Я не знаю IP-адреса для http://www.pc.dpt1.company.com/ , но могу предоставить IP-адрес COM DNS-сервера».

После этого ваш DNS посылает запрос на COM DNS с просьбой сообщить искомый IP-адрес. Так происходит до тех пор, пока не найдется DNS-сервер, который выдаст нужную информацию.

Одна из причин, по которой система работает надежно, - это ее избыточность. Существует множество DNS-серверов на каждом уровне, и поэтому, если один из них не может дать ответ, наверняка существует другой, на котором есть необходимая вам информация. Другая технология, которая делает поиск более быстрым, - это система кэширования. Как только DNS-сервер выполняет запрос, он кэширует полученный IP-адрес. Однажды сделав запрос на корневой DNS (root DNS) и получив адрес DNS-сервера, обслуживающего COM-домены, в следующий раз он уже не должен будет повторно обращаться с подобным запросом. Подобное кэширование происходит с каждым запросом, что постепенно оптимизирует скорость работы системы. Несмотря на то что пользователям работа DNS-сервера не видна, эти серверы каждый день выполняют миллиарды запросов, обеспечивая работу миллионов пользователей.

КомпьютерПресс 5"2002

В основе работы глобальной сети Интернет лежит набор (стек) протоколов TCP/IP. Но эти термины лишь на первый взгляд кажутся сложными. На самом деле стек протоколов TCP/IP - это простой набор правил обмена информацией, и правила эти на самом деле вам хорошо известны, хоть вы, вероятно, об этом и не догадываетесь. Да, все именно так, по существу в принципах, лежащих в основе протоколов TCP/IP, нет ничего нового: все новое - это хорошо забытое старое.

Человек может учиться двумя путями:

1. Через тупое формальное зазубривание шаблонных способов решения типовых задач (чему сейчас в основном и учат в школе). Такое обучение малоэффективно. Наверняка вам приходилось наблюдать панику и полную беспомощность бухгалтера при смене версии офисного софта - при малейшем изменении последовательности кликов мышки, требуемых для выполнения привычных действий. Или приходилось видеть человека, впадающего в ступор при изменении интерфейса рабочего стола?
2. Через понимание сути проблем, явлений, закономерностей. Через понимание принципов построения той или иной системы. В этом случае обладание энциклопедическими знаниями не играет большой роли - недостающую информацию легко найти. Главное - знать, что искать. А для этого необходимо не формальное знание предмета, а понимание сути.

В этой статье я предлагаю пойти вторым путем, так как понимание принципов, лежащих в основе работы Интернета, даст вам возможность чувствовать себя в Интернете уверенно и свободно - быстро решать возникающие проблемы, грамотно формулировать проблемы и уверенно общаться с техподдержкой.

Итак, начнем.

Принципы работы интернет-протоколов TCP/IP по своей сути очень просты и сильно напоминают работу нашей советской почты.

Вспомните, как работает наша обычная почта. Сначала вы на листке пишете письмо, затем кладете его в конверт, заклеиваете, на обратной стороне конверта пишете адреса отправителя и получателя, а потом относите в ближайшее почтовое отделение. Далее письмо проходит через цепочку почтовых отделений до ближайшего почтового отделения получателя, откуда оно тетей-почтальоном доставляется до по указанному адресу получателя и опускается в его почтовый ящик (с номером его квартиры) или вручается лично. Все, письмо дошло до получателя. Когда получатель письма захочет вам ответить, то он в своем ответном письме поменяет местами адреса получателя и отправителя, и письмо отправиться к вам по той же цепочке, но в обратном направлении.

На конверте письма будет написано примерно следующее:

Теперь мы готовы рассмотреть взаимодействие компьютеров и приложений в сети Интернет (да и в локальной сети тоже). Обратите внимание, что аналогия с обычной почтой будет почти полной.

Каждый компьютер (он же: узел, хост) в рамках сети Интернет тоже имеет уникальный адрес, который называется IP-адрес (Internet Protocol Address), например: 195.34.32.116. IP адрес состоит из четырех десятичных чисел (от 0 до 255), разделенных точкой. Но знать только IP адрес компьютера еще недостаточно, т.к. в конечном счете обмениваются информацией не компьютеры сами по себе, а приложения, работающие на них. А на компьютере может одновременно работать сразу несколько приложений (например почтовый сервер, веб-сервер и пр.). Для доставки обычного бумажного письма недостаточно знать только адрес дома - необходимо еще знать номер квартиры. Также и каждое программное приложение имеет подобный номер, именуемый номером порта. Большинство серверных приложений имеют стандартные номера, например: почтовый сервис привязан к порту с номером 25 (еще говорят: «слушает» порт, принимает на него сообщения), веб-сервис привязан к порту 80, FTP - к порту 21 и так далее.

Таким образом имеем следующую практически полную аналогию с нашим обычным почтовым адресом:

"адрес дома" = "IP компьютера" "номер квартиры" = "номер порта"

В компьютерных сетях, работающих по протоколам TCP/IP, аналогом бумажного письма в конверте является пакет , который содержит собственно передаваемые данные и адресную информацию - адрес отправителя и адрес получателя, например:

Конечно же в пакетах также присутствует служебная информация, но для понимания сути это не важно.

Обратите внимание, комбинация: "IP адрес и номер порта" - называется "сокет" .

В нашем примере мы с сокета 82.146.49.55:2049 посылаем пакет на сокет 195.34.32.116:53, т.е. пакет пойдет на компьютер, имеющий IP адрес 195.34.32.116, на порт 53. А порту 53 соответствует сервер распознавания имен (DNS-сервер), который примет этот пакет. Зная адрес отправителя, этот сервер сможет после обработки нашего запроса сформировать ответный пакет, который пойдет в обратном направлении на сокет отправителя 82.146.49.55:2049, который для DNS сервера будет являться сокетом получателя.

Как правило взаимодействие осуществляется по схеме «клиент-сервер»: "клиент" запрашивает какую-либо информацию (например страницу сайта), сервер принимает запрос, обрабатывает его и посылает результат. Номера портов серверных приложений общеизвестны, например: почтовый SMTP сервер «слушает» 25-й порт, POP3 сервер, обеспечивающий чтение почты из ваших почтовых ящиков «слушает» 110-порт, веб-сервер - 80-й порт и пр.

Большинство программ на домашнем компьютере являются клиентами - например почтовый клиент Outlook, веб-обозреватели IE, FireFox и пр.

Номера портов на клиенте не фиксированные как у сервера, а назначаются операционной системой динамически. Фиксированные серверные порты как правило имеют номера до 1024 (но есть исключения), а клиентские начинаются после 1024.

Повторение - мать учения: IP - это адрес компьютера (узла, хоста) в сети, а порт - номер конкретного приложения, работающего на этом компьютере.

Однако человеку запоминать цифровые IP адреса трудно - куда удобнее работать с буквенными именами. Ведь намного легче запомнить слово, чем набор цифр. Так и сделано - любой цифровой IP адрес можно связать с буквенно-цифровым именем. В результате например вместо 82.146.49.55 можно использовать имя А преобразованием доменного имени в цифровой IP адрес занимается сервис доменных имен - DNS (Domain Name System).

Рассмотрим подробнее, как это работает. Ваш провайдер явно (на бумажке, для ручной настройки соединения) или неявно (через автоматическую настройку соединения) предоставляет вам IP адрес сервера имен (DNS). На компьютере с этим IP адресом работает приложение (сервер имен), которое знает все доменные имена в Интернете и соответствующие им цифровые IP адреса. DNS-сервер «слушает» 53-й порт, принимает на него запросы и выдает ответы, например:

Запрос от нашего компьютера: "Какой IP адрес соответствует имени www.сайт?" Ответ сервера: "82.146.49.55."

Теперь рассмотрим, что происходит, когда в своем браузере вы набираете доменное имя (URL) этого сайта () и, нажав , в ответ от веб-сервера получаете страницу этого сайта.

Например:

IP адрес нашего компьютера: 91.76.65.216 Браузер: Internet Explorer (IE), DNS сервер (стрима): 195.34.32.116 (у вас может быть другой), Страница, которую мы хотим открыть: www.сайт.

Набираем в адресной строке браузера доменное имя и жмем . Далее операционная система производит примерно следующие действия:

Отправляется запрос (точнее пакет с запросом) DNS серверу на сокет 195.34.32.116:53. Как было рассмотренно выше, порт 53 соответствует DNS-серверу - приложению, занимающемуся распознаванием имен. А DNS-сервер, обработав наш запрос, возвращает IP-адрес, который соответствует введенному имени.

Диалог примерно следующий:

Какой IP адрес соответствует имени www.сайт ? - 82.146.49.55 .

Далее наш компьютер устанавливает соединение с портом 80 компьютера 82.146.49.55 и посылает запрос (пакет с запросом) на получение страницы . 80-й порт соответствует веб-серверу. В адресной строке браузера 80-й порт как правило не пишется, т.к. используется по умолчанию, но его можно и явно указать после двоеточия - .

Приняв от нас запрос, веб-сервер обрабатывает его и в нескольких пакетах посылает нам страницу в на языке HTML - языке разметки текста, который понимает браузер.

Наш браузер, получив страницу, отображает ее. В результате мы видим на экране главную страницу этого сайта.

Зачем эти принципы надо понимать?

Например, вы заметили странное поведение своего компьютера - непонятная сетевая активность, тормоза и пр. Что делать? Открываем консоль (нажимаем кнопку «Пуск» - «Выполнить» - набираем cmd - «Ок»). В консоли набираем команду netstat -an и жмем . Эта утилита отобразит список установленных соединений между сокетами нашего компьютера и сокетами удаленных узлов. Если мы видим в колонке «Внешний адрес» какие-то чужие IP адреса, а через двоеточие 25-й порт, что это может означать? (Помните, что 25-й порт соответствует почтовому серверу?) Это означает то, что ваш компьютер установил соединение с каким-то почтовым сервером (серверами) и шлет через него какие-то письма. И если ваш почтовый клиент (Outlook например) в это время не запущен, да если еще таких соединений на 25-й порт много, то, вероятно, в вашем компьютере завелся вирус, который рассылает от вашего имени спам или пересылает номера ваших кредитных карточек вкупе с паролями злоумышленникам.

Также понимание принципов работы Интернета необходимо для правильной настройки файерволла (проще говоря брандмауэра:)). Эта программа (которая часто поставляется вместе с антивирусом), предназначенна для фильтрации пакетов - "своих" и "вражеских". Своих пропускать, чужих не пущать. Например, если ваш фаерволл сообщает вам, что некто хочет установить соединение с каким-либо портом вашего компьютера. Разрешить или запретить?

Ну и самое главное - эти знания крайне полезны при общении с техподдержкой .

Напоследок приведу список портов, с которыми вам, вероятно, придется столкнуться:

Несколько специальных IP адресов:

127.0.0.1 - это localhost, адрес локальной системы, т.е. локальный адрес вашего компьютера. 0.0.0.0 - так обозначаются все IP-адреса. 192.168.xxx.xxx - адреса, которые можно произвольно использовать в локальных сетях, в глобальной сети Интернет они не используются. Они уникальны только в рамках локальной сети. Адреса из этого диапазона вы можете использовать по своему усмотрению, например, для построения домашней или офисной сети.

Что такое маска подсети и шлюз по умолчанию (роутер, маршрутизатор)?

(Эти параметры задаются в настройках сетевых подключений).

Все просто. Компьютеры объединяются в локальные сети. В локальной сети компьютеры напрямую «видят» только друг друга. Локальные сети соединяются друг с другом через шлюзы (роутеры, маршрутизаторы). Маска подсети предназначена для определения - принадлежит ли компьютер-получатель к этой же локальной сети или нет. Если компьютер-получатель принадлежит этой же сети, что и компьютер-отправитель, то пакет передается ему напрямую, в противном случае пакет отправляется на шлюз по умолчанию, который далее, по известным ему маршрутам, передает пакет в другую сеть, т.е. в другое почтовое отделение (по аналогии с советской почтой).

Напоследок рассмотрим что же означают непонятные термины:

TCP/IP - это название набора сетевых протоколов. На самом деле передаваемый пакет проходит несколько уровней. (Как на почте: сначала вы пишете писмо, потом помещаете в конверт с адресом, затем на почте на нем ставится штамп и т.д.).

IP протокол - это протокол так называемого сетевого уровня. Задача этого уровня - доставка ip-пакетов от компьютера отправителя к компьютеру получателю. По-мимо собственно данных, пакеты этого уровня имеют ip-адрес отправителя и ip-адрес получателя. Номера портов на сетевом уровне не используются. Какому порту, т.е. приложению адресован этот пакет, был ли этот пакет доставлен или был потерян, на этом уровне неизвестно - это не его задача, это задача транспортного уровня.

TCP и UDP - это протоколы так называемого транспортного уровня. Транспортный уровень находится над сетевым. На этом уровне к пакету добавляется порт отправителя и порт получателя.

TCP - это протокол с установлением соединения и с гарантированной доставкой пакетов. Сначала производится обмен специальными пакетами для установления соединения, происходит что-то вроде рукопожатия (-Привет. -Привет. -Поболтаем? -Давай.). Далее по этому соединению туда и обратно посылаются пакеты (идет беседа), причем с проверкой, дошел ли пакет до получателя. Если пакет не дошел, то он посылается повторно («повтори, не расслышал»).

UDP - это протокол без установления соединения и с негарантированной доставкой пакетов. (Типа: крикнул что-нибудь, а услышат тебя или нет - неважно).

Над транспортным уровнем находится прикладной уровень. На этом уровне работают такие протоколы, как http , ftp и пр. Например HTTP и FTP - используют надежный протокол TCP, а DNS-сервер работает через ненадежный протокол UDP.

Как посмотреть текущие соединения?

Текущие соединения можно посмотреть с помощью команды

Netstat -an

(параметр n указывает выводить IP адреса вместо доменных имен).

Запускается эта команда следующим образом:

«Пуск» - «Выполнить» - набираем cmd - «Ок». В появившейся консоли (черное окно) набираем команду netstat -an и жмем . Результатом будет список установленных соединений между сокетами нашего компьютера и удаленных узлов.

Например получаем:

Активные подключения

В этом примере 0.0.0.0:135 - означает, что наш компьютер на всех своих IP адресах слушает (LISTENING) 135-й порт и готов принимать на него соединения от кого угодно (0.0.0.0:0) по протоколу TCP.

91.76.65.216:139 - наш компьютер слушает 139-й порт на своем IP-адресе 91.76.65.216.

Третья строка означает, что сейчас установлено (ESTABLISHED) соединение между нашей машиной (91.76.65.216:1719) и удаленной (212.58.226.20:80). Порт 80 означает, что наша машина обратилась с запросом к веб-серверу (у меня, действительно, открыты страницы в браузере).

В следующих статьях мы рассмотрим, как применять эти знания, например

Все мы сталкивались с выбором интернет провайдера, коих сейчас на рынке телекоммуникаций огромное множество. При этом многие до сих пор очень смутно представляют, что означает это таинственное словосочетание «интернет провайдер » и откуда в конечном итоге у него берется интернет. Рассмотрим подробнее устройство интернет бизнеса и разберемся, как работают интернет провайдеры в России.

Чем занимается провайдер интернета

Интернет провайдером принято называть организацию, фирму или компанию, которая занимается предоставлением услуг обеспечения связи и подключения к сети. Говоря проще, такие организации попросту «продают интернет» потребителю. Во всем мире существует четкое разделение подобных компаний на уровни, которые маркируют как tier 1, 2, 3…

Можно сказать, что вся глобальная сеть держится на интернет провайдерах уровня tier1, которые имеют свою оптику, расположенную на дне морей и океанов. Такие глобальные операторы, как правило, не работают с конечными потребителями, а продают трафик более мелким компаниям. Интересно, что мировые цены на трафик колеблются в пределах 25-27 евро за мегабит, однако при заключении особо крупных сделок цена может доходить до 7-10 евро.

Как уже упоминалось выше, такие акулы как tier1 обычно сотрудничают с провайдерами низшего уровня, предоставляя трафик сотнями мегабит. Покупателями для них становятся обычно национальные операторы. Для России такую прослойку tier2 представляют две основные компани:

Ростелеком;
- Транстелеком.

Именно эти монстры являются глобальными посредниками, связывающими мировую сеть с локальными местными операторами. На практике часто случается так, что национальные провайдеры уровня 2 производят поставку трафика не от континентальных операторов, а от более крупных компаний своего же уровня. Для Российского связи такое явление вполне нормально.

Существуют также ряд компаний, которые занимаются только транзитом трафика и помогают организовать многоканальную сеть. Обычно такие организации занимаются поставкой трафика в нашу страну из Европы.

Родные интернет провайдеры tier3

Конечный потребитель в подавляющем числе случаев имеет дело с провайдерами уровня tier3, которые занимаются организацией локальных сетей и предоставлением услуг по подключению абонентов. Безусловно, такая схема несколько увеличивает стоимость интернета для потребителя, поскольку вводит в ход понятие погигабайтной оплаты, однако здесь следует понимать, что именно tier3 обычно берет на себя все обязательства по организации сервиса, ремонта и устранения неполадок сети, а также осуществляет непосредственный технический контакт с клиентами. Примером оператора третьего уровня может стать провайдер «Смайл» (официальный сайт smile-net.ru), который является организатором крупнейшей локальной сети в Московской области.

На сегодняшний день интернет стал одной из важнейших слагаемых жизни человека. Естественно, он не настолько важен, как вода или продукты питания, однако его отсутствие приведет к информационному коллапсу по всей планете и фактически откинет человечество на столетие назад. Давай разберем, что такое интернет и почему он так важен в нашей жизни.

Интернет – объединение всех малых сетей в единую глобальную сеть посредством специальных кабелей. Объяснение терминологии вполне понятное, но мало чего объясняет рядовому пользователю, ввиду чего следует привести развернутый пример.

Представьте следующее:

• Изначально существовал остров или континент, где полностью отсутствовали всяческие сети, но уже существовали вычислительные машины.
• В каждом компьютере было множество файлов, как мультимедиа, так и важной информации.
• Чтобы передать файл другому пользователю нужно было взять носитель цифровой информации (диск или дискету), записать данные и лично отнести их тому, кому они требовались.

Это было возможно только на территории города или, как максимум, страны. Такой способ крайне неудобен и непрактичен.

По истечение некоторого времени люди стали объединять ближайшие по расстоянию компьютеры специальными кабелями – то есть создавали локальные сети . Это еще не могло назваться Интернетом, но стало началом глобальной сети. Внутри локального соединения можно передать любую информацию. Со временем объединялось все больше и больше компьютеров до тех пор, пока все вычислительные машины в пределах одного острова, страны или континента не создали одну большую сеть.

Эту сеть уже можно назвать интернетом, но всемирная паутина – нечто более глобальное. Принцип ее построения аналогичен локальной сети, только компьютеры на разных континентах соединяются толстенными кабелями , которые прокладываются по дну морей или океанов. Если основные соединяющие кабеля будут каким-либо образом разрушены, то сети опять превратятся в масштабные, но локализованные. Как работает интернет через эти провода: все передающиеся файлы делятся на пакеты и отправляются получателю на скорости, которую допускает тарифный план вашего провайдера.

Изобретателем Интернета является не один человек, а целая группа военных из Америки. Причиной послужила Холодная война с СССР и сети должны были каким-то образом противодействовать угрозе. Проект был разработан в конце октября 1969 года, но широкое распространение интернет обрел только в 1991 году.

Суть работы интернет-провайдеров

Несмотря на частое взаимодействие с такими корпорациями, как Ростелеком, Билайн, МТС и прочими, многие люди до сих пор не знают кто такой интернет-провайдер. Под этим термином скрывается не кто иной, как поставщик услуг телекоммуникаций, в том числе и интернета.

Internet Service Provider – провайдер услуг Интернет, то есть компания, которая предлагает клиентам подключиться к виртуальной сети за определенную плату. Сама фирма всегда имеет доступ к глобальному облаку, что обещает и своим пользователям.

Чтобы клиент поставщика услуг мог беспрепятственно пользоваться интернетом у себя дома, он должен быть подключен к одному из серверов провайдера. Сервера также связываются с домами и частными компьютерами посредством длинных прочных кабелей. Однако провайдеров намного меньше, чем людей, желающих иметь доступ к глобальной сети, что значительно влияет на скорость соединения. Сам сервер имеет достаточно большую пропускную способность, но при делении ее на всех клиентов, каждому из них достается лишь малая часть.

Для более точного определения кому и сколько из этой части отводить провайдеры придумали понятие «тарифный план ». Его максимальная польза легко вычисляется по максимальной скорости доступа, а также наличию ограничений по скачиваемому трафику. Наиболее прогрессивные тарифы предлагают скорость от 100 до 1000 Мбит/сек, однако и стоят они гораздо дороже, чем рядовые по 30-80 Мбит/сек.

Для идентификации пользователя в общей сети интернета используется специальный адрес – IP . Для того, чтобы вас правильно идентифицировал провайдер, он присваивает при подключении логин и пароль . С помощью этих данных также можно попасть во внутренний личный кабинет на сайте поставщика услуг и управлять услугами. Мы с вами разобрались кто такие провайдеры интернета и в чем заключает суть их существования, а также какую пользу может извлечь каждый от сотрудничества с данными компаниями. Но откуда у самих поставщиков берется доступ к виртуальной мировой сети и как они передают сигнал на локальные компьютеры?

Как работают провайдеры интернета?

Мы уже знаем, что все компьютеры мира соединены между собой, так почему бы не пользоваться услугами сети напрямую? Процесс передачи данных не так легок, как кажется при первом прочтении формулировки слова «интернет». Сеть содержит очень много информации и ее нужно где-то хранить. Если небольшие вебсайты могут быть размещены на локальных вычислительных машинах, то такие, как Википедия, Google, AliExpress и прочие крупномасштабные хранятся на супермощных ПК с огромным количеством жестких дисков. Архитектура доступа следующая:

• От серверов проводятся выделенные высокоскоростные магистрали.
• К магистралям подключаются шлюзы интернет-провайдеров.
• От поставщика сетей ведутся шлюзы к локальным сетям или частным ПК.

Данная схема крайне упрощена, но вполне доступна для понимания каждому. Далее стоит объяснить каким именно образом ПК пользователя взаимодействует с интернетом.

• После подключения к компании-поставщику в вашу квартиру заводится коаксиальный или оптоволоконный кабель, который подключается к роутеру или напрямую к ПК. Таким образом вы имеете соединение с сервером провайдера.
• Для последующей работы вам необходимо установить специальный веб-обозреватель и браузер. Наиболее популярными н сегодняшний день являются: Google, Yandex, Firefox. С помощью этих программ вам будет доступен просмотр видео, общение, чтение книг, обзор новостей и прочее.
• При введении конкретного запроса пользователя в поисковую строку браузера программа отправляет сигнал на сервер провайдера. Последний, в свою очередь, передает его на все доступные мировые сервера для поиска выдачи самой релевантной информации клиенту.
• После подбора данных сигнал возвращается к серверу провайдера и вновь передается клиенту, но теперь в браузере отображается не пустое поле, а все необходимые для вас данные.

Случается и так, что пользователь не может получить ответ на конкретный запрос. Это происходит по нескольким причинам: недоступен сервер, на котором хранится информация, недоступен конкретный файл с данными или запрашиваемый контент заблокирован в вашем регионе Роскомнадзором. В любом случае вы получите соответствующее уведомление.

Где хранится интернет и как мы получаем доступ к сайтам?

Всемирная сеть - сборник всех знаний многих поколений. Никто не может посчитать сколько весит эта информация, ведь каждую секунду создаются новые сайты и удаляются недействительные, но где хранится интернет, если он настолько велик? Возможно ли создание суперкомпьютера, который вместит такую огромную базу данных?

Ответ на вопрос весьма прост: так как интернет является совокупностью всех ПК в мире, то и хранится он на них же, но в малых частях. Если разработчик создает личный сайт, то код остается на его вычислительной машине, а пользователи сети могут просматривать его по ссылке общего доступа. Также происходит с фотографиями или иными мультимедиа файлами. Но есть и такие базы данных, которые невозможно оставить в ПК: огромные веб-ресурсы, социальные сети, интернет-магазины и прочие порталы размещаются на огромных серверах. Совсем же крупные базы данных хранятся в дата-центрах, которые условно и можно назвать «облаками» данных.

Кстати: первым интернетом была сеть Arpanet, а первое сообщение, которое удалось передать с ее помощью, было обычное для нас слово «login». Оно отправлялось студентом Чарли Клайном, но в ходе передачи произошел сбой и до конечного пользователя дошли только первые две буквы – «lo».

Давайте вернемся к вопросу где хранятся файлы интернета и рассмотрим наиболее популярные дата-центры всего мира.

• Digital Beijing. Расположен в Пекине и был возведен в честь Олимпиады 2008 года. Отличительная особенность центра – использование только светодиодных ламп, что дает возможность сократить использование электроэнергии на 60%. Стены огромного здания выполнены из стекла, они нужны для защиты внутреннего помещения от солнечного тепла, что дополнительно сокращает расходы на охлаждение серверов.
• Apple. Располагается в Северной Каролине, США. Компания славится тем, что год за годом сокращает потребление обычной электроэнергии. По утверждению ее директоров практически все производство и офисы работают от энергии, вырабатываемой солнечными батареями. И неудивительно – центр окружен 400 тысячами кв.м этих возобновляемых источников света и тепла.
• SityGroup. Расположен в Германии и считается самым экологически чистым, а также зеленым дата-центром. Сервера и их использование не наносят никакого вреда окружающей среде, что уже было отмечено всеми защитными организациями.
• Telehouse West. Расположен в Лондоне, отличается использованием дата- центров для сдачи в аренду крупным компаниям. Рядом со зданием технически невозможно размещение солнечных батарей или мельниц, поэтому с 2011 года фирма начала закупать энергию этих источников у других производителей.
• Telefonica. Испанский центр занимает восемь футбольных полей и обеспечивает хранение данных местных пользователей, а также клиентов из Германии и Англии. Часть ресурсов сдается в аренду желающим компаниям. Центр – третий в мире по размерам, награжден как наиболее надежный.
• EBay. США. Основная особенность – расположение в Аризонской пустыне, где температура значительно выше, чем положено для функционирования дата-центра. Внутри здания температур достигает +46 градусов, для охлаждения используются водные контуры, все сервера помещены в контейнеры, перенаправляющие энергию не на понижение температуры, а на эффективность работы.
• Google. Расположены по всему свету, большая часть центров соответствует «зеленым стандартам». Те, что расположены на берегах морей, например дата-центр в Финляндии, используют для охлаждения серверов только ледяную или холодную воду, что сокращает затраты.
• Verne Global. Исландия. Дата-центр используется концерном BMW. Ранее он находился в Германии, но после переноса серверов на территорию более северной страны, был замечен 100% спад выброса углеродов, что важно для окружающей среды. Для выработки энергии здесь используются мощные гейзеры, поэтому урон природе минимальный.
• IBM. Создан в 2009 году в США экспериментальным путем. Компания согласилась выделить деньги на строительство только в том случае, если будет изобретен метод, позволяющий в два раза снизить затраты на электроэнергию. В итоге дата-центр получает энергию от газовых турбин, чья эффективность на 60% выше, чем у рядовых.
• Hewlett-Packard. Северная Великобритания. Не относится к экологически чистым предприятиям, но явно к этому стремится. Расходы на кондиционирование сокращаются благодаря наличию северных ветров: два вентилятора могут поддерживать оптимальную для серверов температуру без всякого электричества практически полгода. Расположенное рядом море дает возможность установки ветрогенераторов, которые также будут вырабатывать энергию.

Это только 10 основных дата-центров, но по миру их разбросано очень много и они будут продолжать строиться по мере роста количества информации в сети. Площадь помещений и суммы затрат на их строительство практически невообразимы, а сколько данных на них хранится – страшно представить.

Как доменное имя помогает найти нужный сайт?

В интернете миллиарды страниц и сайтов, их гораздо больше, чем людей на планете. Если для людей существует перепись, где часто встречаются тезки, однофамильцы или вообще граждане с идентичными ФИО, то в сети это недопустимо. Что такое доменное имя: это набор символов на кириллице или латинице разделенный точками на две или три части.

Стоит привести пример для полного понимания вопроса: полное название сайта mysite.com – это и есть полное доменное имя. Оно разделено двумя точками, следовательно, состоит из трех разных доменов:

• Домен второго уровня – «mysite». Он задает само название сайта. Чем оно короче, тем лучше, но следует отражать основную идею или тематику ресурса.
• Домен верхнего уровня – «com». Отражает направленность портала, например COM – значит коммерческий, следовательно на этом сайте что-то продается, он создан для сбора денег и так далее, RU – национальная российская доменная зона. Их очень много.

В последнее время для регистрации новых сайтов хватает сочетания любых двух из вышеприведённых структур. Не забывайте, что перед созданием сайта необходимо проверить доменное имя – двух одинаковых быть не должно.

Прежде чем разбираться, как устроен интернет, нам нужно узнать, что это такое.

Что такое Интернет?

Интернет – это всемирная система объединенных компьютерных сетей, построенная на базе IP и маршрутизации IP-пакетов.

Как устроен интернет?

На изображении справа показано вовсе не звездное небо, а сеть интернет на момент 2005 года. Как можно догадаться, интернет – это сеть сетей.

Маленькие сети объединяют в себя n-ое число компьютеров. Большие сети включают в себя маленькие сети, тем самым создавая связь между ними. Ну а самые большие сети – сети континентов соединяются между собой подводным трансатлантическим оптоволоконным кабелем. Вес такого кабеля, протянутого между континентами, измеряется тысячами тонн.

Из всех континентов в этой большой игре не участвует разве что Антарктида.

На изображении слева показана упрощенная схема интернета. Существуют также большие сети, которые не объединены с общим миром интернета. Примером такой большой сети может служить сеть Северной Кореи – Кванмён. Так как у Северной Кореи интернета в принципе нету, Кванмён является его заменителем, большой местной сетью с одним провайдером. Провайдер – это организация, предоставляющая услуги. Следовательно, интернет-провайдер – компания, предоставляющая услуги интернет. В целом, можно сказать, что у Северной Кореи свой отдельный интернет. Однако, устроен интернет везде одинаково 🙂

Архитектура Клиент-Сервер

В сетях принято разделение компьютеров на клиенты и серверы. Также существуют программы-клиенты (например, браузеры) и программы-серверы (например, веб-сервер Apache).
На изображении вы видите пример двухуровневой архитектуры Клиент-Сервер . Устройства-клиенты подключаются к устройству-серверу и получают обратную связь.

Как работает интернет?

Ну а теперь давайте рассмотрим самое интересное, как работает интернет .

Нас уже не удивляет то, что за пару секунд мы получаем веб-страницу на своем экране.
Но не многие знают, как это происходит. Сейчас об этом и поговорим.

Итак, у нас есть человек, кто угодно – я, вы, или ваш дальний родственник. У этого человека есть доступ к компьютеру, который он с радостью включает. Человек хочет зайти в интернет и для этого запускает браузер, т.е. программу-клиент, установленную на его компьютере..

Это мы все знали. А что же происходит в те милисекунды, которые мы не замечаем? Что же скрыто от наших глаз?

После ввода доменного имени в браузер, программа-клиент связывается с провайдером и сообщает ему о том, что она хочет запросить сайт сайт

На провайдере установлен DNS сервер, который преобразует доменное имя интернет-ресурса сайт в IP-адрес (IP – это межсетевой протокол) вида 178.162.144.134.

IP-адрес выдается провайдером каждому компьютеру при подключении к интернету, естественно веб-сайты тоже имеют свои ip-адреса. На данный момент существует две версии IP – 4-ая (IPv4) и 6-ая (IPv6). Была еще и 5-ая версия, но она не была принята для публичного пользования. В настоящее время наиболее широко используется 4-ая версия IP.

IP-адреса нужны для нахождения компьютеров в сети. Ведь нужно знать, куда отправлять пакет. На почте, вам нужно указать адрес получателя. В сети вместо адреса выступает IP.

После этого, IP переводится из десятичной системы исчисления в двоичную и принимает привычный машинный вид в виде цифр 0 и 1.

Далее, провайдер пересылает ваш запрос сайта на маршрутизатор (или по-другому — Роутер).
Маршрутизатор – это устройство, которое согласно таблицам маршрутов направляет передаваемые пакеты информации по указанному адресу. Маршрутизатор – это что-то вроде аналога GPS-навигатора в реальной жизни, он знает маршрут и указывает рабочий путь передаваемому пакету информации.

Пакеты передаются от одного маршрутизатора к другому, пока не достигают сервера, т.е. того IP-адреса, который был указан клиентом в виде получателя.

На web-сервере обрабатывается вся полученная информация и выдается результат в виде html-страницы, то есть обычной веб-страницы, которые мы так часто видим на экране.

Данный результат отправляется по обратной цепочке через маршрутизаторы и провайдера к нашему компьютеру, после чего встает вопрос, а куда дальше-то пакеты посылать? В какую программу?

Для этого предназначены порты .

Что такое порт?

Порт – это системный ресурс, выделяемый приложению для связи с другими приложениями в сети. Все программы для связи между собою посредством сети, используют порты.

Если провести аналогию с домом, то дом – это IP, а квартира – это порт. Список портов можно посмотреть, открыв файл services по адресу: C:\Windows\System32\drivers\etc (ваш адрес может отличаться)

Как мы видим, портов здесь достаточно много. Например, порт 25 служит для отправки почты, порт 110 для ее получения. Веб-сайты работают на порту номер 80, а система DNS, о которой мы уже говорили – на порту 53.

Мы можем проверить работу портов в браузере. Если мы введем веб-сайт и после него, укажем:80, то у нас откроется веб-сайт, а если укажем:53, то получим сообщение об ошибке следующего содержания: «Данный адрес использует порт, который, как правило, не используется для работы с веб-сайтами. В целях вашей безопасности Firefox отменил данный запрос».

Порт номер 21 используется для FTP, как мы уже знаем из прошлых уроков. Порты 135-139 используются системой Windows для доступа к общим ресурсам компьютера – папкам, принтерам. Эти порты должны быть закрыты фаерволлом для Интернета в целях безопасности. Порты 3128, 8080 используются в качестве прокси-серверов. Прокси – это компьютер-посредник, например, между моим компьютером и веб-ресурсом, на который я хочу зайти. Прокси используются для самых разных целей. Бывают бесплатные и платные прокси. Настроить их можно в настройках браузера. В браузере Firefox это делается следующим образом:

1. Заходим в настройки
2. Переходим в «Дополнительные»
3. Открываем вкладку «сеть»
4. В блоке «соединение» жмем кнопку «настроить»
5. Переходим на ручную настройку прокси-сервера
6. Указываем данные прокси

Как посмотреть установленные соединения?

Чтобы посмотреть текущие соединения , нужно войти в командную строку:

1. Нажимаем сочетание клавиш «Windows» + «R»
2. Вводим в поле значение «cmd»
3. Нажимаем «Ок»

Мы попали в командную строку и теперь можем увидеть текущие соединения с помощью команды netstat –an
Нам выдается список результатов установленных соединений нашего компьютера с удаленными узлами.
Узлами называются любые устройства, участвующие в соединении компьютерной сети. Например: компьютеры, телефоны, маршрутизаторы и коммутаторы.

Кстати говоря, отличие маршрутизаторов от коммутаторов заключается в том, что первые используются для соединения разнородных сетей, например: локальной сети и сети интернет. А вторые – только для однородных, например, только для локальной сети. Сами устройства – очень похожи.

Вернемся к командной строке. Текущие соединения, мы уже видим.
Итак, в первой колонке, мы замечаем, что соединения могут делиться на 2 протокола: TCP и UDP.
Протокол – это набор правил и действий, по которым должно осуществляться соединение и обмен данными между устройствами, включенными в сеть.
Оба протокола — TCP и UDP, отвечают за транспортировку данных. Отличие первого протокола (TCP) от второго (UDP) в том, что первый гарантирует доставку пакетов, а второй нет. Дальше углубляться в работу протоколов, мы не будем.

Локальный адрес – это адреса на нашем компьютере. Внешний адрес – адреса из сети. Состояние – это состояние соединения. Опять же, углубляться не будем, а просто возьмем любой внешний IP и с портом 80 и проверим, действительно ли этот веб-сайт у нас запущен. Почему я сказал веб-сайт? — Потому что на 80 порте, как нам известно, у нас располагаются веб-ресурсы.

Итак, берем IP — 212.73.221.199:80

Переходим в браузер и пишем этот IP-адрес в адресную строку. Порт писать не обязательно, потому что 80-ый порт стоит в браузерах по умолчанию.

Мы видим сайт Лаборатории Касперского. Данный сайт, у меня не был запущен в браузере. Возникает вопрос: почему нам было показано тогда данное соединение?
Ответ очевиден: потому что оно было установлено. В нашем случае, не браузером, а антивирусом, который стоит у меня на компьютере.

Вот таким вот образом, вы можете увидеть и проверить все свои установленные соединения.
И вот после всех этих мучений, данные попадают в нужную программу, в нашем случае – в браузер.
А теперь давайте, ради интереса, взглянем на весь путь прохождения пакетов от клиента к серверу.

Как посмотреть путь прохождения пакетов?

Данные от клиента к серверу и наоборот посылаются пакетами, небольшими объемами информации. Чтобы посмотреть этот путь, можно воспользоваться одной из двух похожих команд: tracert и pathping . Единственное условие, после указания команды, через пробел нужно ввести адрес, с которым будет установлена связь (т.е. проведена трассировка). Все это мы вводим в командной строке. Таким способом, мы увидим весь путь прохождения пакетов от нашего компьютера-клиента к внешнему компьютеру-серверу. То есть то, о чем, я пытался рассказать вам на картинке с маршрутизаторами и провайдерами.

Для примера, я воспользуюсь первой командой: tracert сайт
На примере прокладывается трассировка маршрута к сайту сайт или к IP – 178.162.144.134
Трассировка была проведена в 11 прыжков. Мы видим, что до самого сервера она дошла всего за 3 прыжка. Кстати говоря, таким образом, мы еще и узнали, на каких серверах располагаются сайты хостинга imhoster.net – на серверах голландского хостинга . Давайте откроем этот сайт в браузере.

Ну а после всего этого пути с одиннадцатью прыжками, человек замечает только результат html-страницы, обработанной браузером на своем компьютере. Но Вы-то теперь знаете, как это происходит.

Вот так просто и одновременно непостижимо работает интернет !