Com funciona Internet? Com treballa?

2024 Autora: Angel Austin | [email protected]. Última modificació: 2023-12-17 05:19

Com funciona Internet? Bona pregunta! El seu creixement ha augmentat i els llocs.com apareixen constantment a la televisió, la ràdio i les revistes. Com que s'ha convertit en una part important de les nostres vides, cal entendre-la bé per utilitzar aquesta eina de la manera més eficaç. En aquest article s'expliquen els conceptes i els tipus d'Internet, la seva infraestructura bàsica i les tecnologies que la fan possible.

Xarxa global

Internet es defineix normalment de la següent manera. És una xarxa global de recursos informàtics connectats per línies de comunicació d' alt rendiment i un espai d'adreces comú. Per tant, cada dispositiu connectat ha de tenir un identificador únic. Com s'organitza l'adreça IP d'un ordinador? Les adreces d'Internet IPv4 s'escriuen en la forma nnn.nnn.nnn.nnn, on nnn és un número entre 0 i 255. L'abreviatura IP significa Protocol d'Internet. Aquest és un dels conceptes bàsics d'Internet, però en parlarem més endavant. Per exemple, un ordinador tél'identificador és 1.2.3.4 i l' altre és 5.6.7.8.

Si us connecteu a Internet mitjançant un ISP, a l'usuari normalment se li assigna una adreça IP temporal durant la sessió d'accés remot. Si la connexió es fa des d'una xarxa d'àrea local (LAN), l'ordinador pot tenir un identificador permanent o un identificador temporal proporcionat per un servidor DHCP (Protocol de configuració d'amfitrió dinàmic). En qualsevol cas, si l'ordinador està connectat a Internet, té una adreça IP única.

Programa de ping

Si utilitzeu el sistema operatiu Microsoft Windows o un dels sabors d'Unix, hi ha un programa pràctic que us permet comprovar la vostra connexió a Internet. Es diu ping, probablement pel so que feien els vells sonars submarins. Si utilitzeu Windows, heu d'obrir una finestra d'indicador d'ordres. En el cas d'un sistema operatiu que sigui una varietat d'Unix, hauríeu d'anar a la línia d'ordres. Si escriviu, per exemple, ping www.yahoo.com, el programa enviarà un missatge de sol·licitud d'eco ICMP (Internet Control Message Protocol) a l'ordinador especificat. La màquina enquestada respondrà. El programa de ping compta el temps que triga a tornar una resposta (si ho fa). A més, si introduïu un nom de domini (per exemple, www.yahoo.com), la utilitat mostrarà l'adreça IP de l'ordinador.

Paquets de protocols

Per tant, l'ordinador està connectat a la xarxa i té una adreça única. Per deixar clar als "maniquís" com funciona Internet, cal entendre com funciona un ordinador"parla" amb altres màquines. Suposem que l'adreça IP del dispositiu de l'usuari és 1.2.3.4 i que vol enviar un missatge "Hola, ordinador 5.6.7.8!" a la màquina amb l'adreça 5.6.7.8. Evidentment, el missatge s'ha de transmetre per qualsevol canal que connecti el PC de l'usuari a Internet. Suposem que s'envia un missatge per telèfon. Cal convertir el text en senyals electrònics, transmetre'ls i, després, tornar-los a presentar com a text. Com s'aconsegueix això? Mitjançant l'ús d'un paquet de protocols. És necessari que cada ordinador es comuniqui a la xarxa global i normalment està integrat al sistema operatiu. El paquet s'anomena TCP / IP a causa dels 2 principals protocols de comunicació que s'hi fan servir. La jerarquia TCP/IP és la següent:

• Capa d'aplicació. Utilitza protocols específics per a WWW, correu electrònic, FTP, etc.
• Capa de protocol de control de transmissió. TCP dirigeix els paquets a programes específics mitjançant un número de port.
• Capa de protocol d'Internet. IP dirigeix els paquets a un ordinador específic mitjançant una adreça IP.
• Nivell de maquinari. Converteix dades binàries en senyals de xarxa i viceversa (per exemple, targeta de xarxa Ethernet, mòdem, etc.).

Si seguiu el camí de "Hola, ordinador 5.6.7.8!" Passarà alguna cosa com això:

1. El processament de missatges comença al protocol de la capa superior i baixa.
2. Si el missatge que s'està enviant és llarg, cada nivell a través del qual es fapassa, pot dividir-lo en peces més petites de dades. Això es deu al fet que la informació enviada per Internet (i la majoria de xarxes d'ordinadors) es troba en peces manejables anomenades paquets.
3. Els paquets s'envien a la capa de transport per processar-los. A cadascun se li assigna un número de port. Molts programes són capaços d'utilitzar el paquet de protocols TCP/IP i enviar missatges. Heu de saber quin de l'ordinador de destinació ha de rebre el missatge perquè l'escoltarà en un port específic.
4. A més, els paquets van al nivell IP. Aquí cadascun d'ells rep una adreça de destinació (5.6.7.8).
5. Ara que els paquets de missatges tenen un número de port i una adreça IP, ja estan preparats per ser enviats per Internet. El nivell de maquinari té cura que els paquets que contenen el text del missatge es converteixin en senyals electrònics i es transmetin a través de la línia de comunicació.
6. A l' altre extrem, l'ISP té una connexió directa a Internet. L'encaminador comprova l'adreça de destinació de cada paquet i determina on enviar-lo. Sovint, la següent parada és un altre encaminador.
7. Finalment, els paquets arriben a l'ordinador 5.6.7.8. Aquí, el seu processament comença des dels protocols de la capa inferior i avança.
8. A mesura que els paquets travessen nivells més alts de TCP/IP, eliminen qualsevol informació d'encaminament afegida per l'ordinador remitent (com ara l'adreça IP i el número de port).
9. Quan un missatge arriba al protocol de la capa superior, els paquets es tornen a muntar en la seva forma original.

Internet domèstic

Així que tot l'anterior explica com es mouen els paquets d'un ordinador a un altre a través de la WAN. Però què passa entremig? Com funciona realment Internet?

Penseu en una connexió física a través de la xarxa telefònica amb un proveïdor de serveis de telecomunicacions. Això requereix una mica d'explicació de com funciona un ISP. El proveïdor de serveis configura un conjunt de mòdems per als seus clients. Normalment està connectat a un ordinador dedicat que controla la direcció del flux de dades des del mòdem a la columna vertebral d'Internet o un encaminador dedicat. Aquesta configuració es pot anomenar servidor de ports perquè gestiona l'accés a la xarxa. També recopila informació sobre el temps d'ús, així com la quantitat de dades enviades i rebudes.

Un cop els paquets passen per la xarxa telefònica i l'equip local del proveïdor, s'envien a la columna vertebral del proveïdor o a la part del seu ample de banda llogat per aquest. A partir d'aquí, les dades solen passar per diversos encaminadors i xarxes troncals, línies llogades, etc., fins que troben el seu destí: un ordinador amb l'adreça 5.6.7.8. Així és com funciona Internet domèstic. Però seria dolent que l'usuari conegués la ruta exacta dels seus paquets a través de la xarxa global? És possible.

Traceroute

Quan us connecteu a Internet des d'un ordinador amb Microsoft Windows o una variació d'Unix, un altre programa útil és útil. Es diu Traceroute i indica el camí queels paquets passen, arribant a una adreça IP específica. Igual que ping, s'ha d'executar des de la línia d'ordres. A Windows, utilitzeu l'ordre tracert www.yahoo.com i a Unix, traceroute www.yahoo.com. Igual que el ping, la utilitat us permet introduir adreces IP en lloc de noms de domini. Traceroute imprimirà una llista de tots els encaminadors, ordinadors i altres entitats d'Internet que els paquets han de travessar per arribar al seu destí.

Infraestructura

Com està disposada tècnicament la columna vertebral d'Internet? Consta de moltes xarxes grans connectades entre si. Aquestes grans xarxes es coneixen com a proveïdors de serveis de xarxa o NSP. Alguns exemples són UUNet, IBM, CerfNet, BBN Planet, PSINet, SprintNet, etc. Aquestes xarxes es comuniquen entre elles per intercanviar trànsit. Cada NSP requereix una connexió a tres punts d'accés a la xarxa (NAP). En ells, el trànsit de paquets pot passar d'una xarxa troncal a una altra. Els NSP també estan connectats a través de les estacions d'encaminament MAE de la ciutat. Aquests últims compleixen la mateixa funció que NAP, però són de propietat privada. Els NAP es van utilitzar originalment per connectar-se a la xarxa global. Tant el MAE com el NAP s'anomenen punts d'intercanvi d'Internet o IX. Els proveïdors de xarxa també venen ample de banda a xarxes petites com ara els ISP.

La infraestructura subjacent de NSP en si és un esquema complex. La majoria de proveïdors de xarxa publiquen mapes d'infraestructura de xarxa als seus llocs web, que es poden trobar fàcilment. Retratar de manera realista comInternet està configurat, seria gairebé impossible a causa de la seva mida, complexitat i estructura en constant canvi.

Jerarquia d'encaminament

Per entendre com funciona Internet, cal entendre com els paquets troben el camí correcte a través de la xarxa. Cada ordinador connectat a la xarxa sap on es troben els altres ordinadors? O els paquets només es "tradueixen" a totes les màquines d'Internet? La resposta a les dues preguntes és negativa. Ningú sap on són els altres ordinadors i els paquets no s'envien a totes les màquines alhora. La informació que s'utilitza per enviar dades a les seves destinacions es troba en taules emmagatzemades a cada encaminador connectat a la xarxa, un altre concepte d'Internet.

Els encaminadors són commutadors de paquets. Normalment es connecten entre xarxes per reenviar paquets entre elles. Cada encaminador sap les seves subxarxes i quines adreces utilitzen. El dispositiu, per regla general, no coneix les adreces IP del nivell "superior". Els troncs NSP grans estan connectats mitjançant NAP. Serveixen diverses subxarxes, i aquestes serveixen encara més subxarxes. A la part inferior hi ha xarxes locals amb ordinadors connectats.

Quan arriba un paquet a un encaminador, aquest últim comprova l'adreça IP que hi col·loca la capa de protocol IP a la màquina font. A continuació, es comprova la taula d'encaminament. Si es troba la xarxa que conté l'adreça IP, el paquet s'envia allà. En cas contrari, segueix la ruta predeterminada, normalment fins al següent encaminador de la jerarquia de la xarxa. Amb l'esperança que sabrà on enviar el paquet. Si això no passa, les dades augmentaran fins que arribin a la columna vertebral de NSP. Els encaminadors aigües amunt contenen les taules d'encaminament més grans i aquí és on s'enviarà el paquet a la columna vertebral correcta on començarà el seu viatge "descens".

Resolució de noms de domini i adreces

Però què passa si no sabeu l'adreça IP de l'ordinador al qual us voleu connectar? Què passa si necessiteu accedir a un servidor web anomenat www.anothercomputer.com? Com sap el navegador on és aquest ordinador? La resposta a totes aquestes preguntes és el servei de noms de domini DNS. Aquest concepte d'Internet fa referència a una base de dades distribuïda que fa un seguiment dels noms d'ordinadors i les seves adreces IP corresponents.

Moltes màquines estan connectades a la base de dades DNS i al programari que us permet accedir-hi. Aquestes màquines es coneixen com a servidors DNS. No contenen tota la base de dades, sinó només un subconjunt d'aquesta. Si el servidor DNS no té el nom de domini sol·licitat per un altre ordinador, el redirigeix a un altre servidor.

El servei de noms de domini s'estructura com una jerarquia similar a la de l'encaminament IP. L'ordinador que sol·licita la resolució de noms es redirigirà "amunt" a la jerarquia fins que es trobi un servidor DNS que pugui resoldre el nom de domini a la sol·licitud.

Quan es configura una connexió a Internet (per exemple, a través d'una xarxa d'àrea local o mitjançant una connexió telefònica a Windows), normalment s'especifiquen els servidors DNS primaris i un o més secundaris durant la instal·lació. Així,qualsevol aplicació que necessiti resolució de noms de domini podrà funcionar amb normalitat. Per exemple, quan introduïu un nom de domini en un navegador, aquest últim es connecta al servidor DNS principal. Després d'obtenir l'adreça IP, l'aplicació es connectarà a l'ordinador de destinació i sol·licitarà la pàgina web desitjada.

Visió general dels protocols d'Internet

Com s'ha indicat anteriorment a la secció sobre TCP/IP, hi ha molts protocols utilitzats a la WAN. Aquests inclouen TCP, IP, encaminament, control d'accés als mitjans, capa d'aplicació, etc. Les seccions següents descriuen alguns dels protocols més importants i utilitzats habitualment. Això us permetrà entendre millor com s'organitza Internet i com funciona. Els protocols es discuteixen en ordre descendent del seu nivell.

HTTP i World Wide Web

Un dels serveis més utilitzats a Internet és la World Wide Web (WWW). El protocol de la capa d'aplicació que activa la WAN és el protocol de transferència d'hipertext o HTTP. No s'ha de confondre amb el llenguatge de marcatge d'hipertext HTML utilitzat per escriure pàgines web. HTTP és el protocol que utilitzen els navegadors i els servidors per comunicar-se entre ells. És un protocol de capa d'aplicació perquè alguns programes l'utilitzen per comunicar-se entre ells. En aquest cas, es tracta de navegadors i servidors.

HTTP és un protocol sense connexió. Els clients (navegadors) envien sol·licituds als servidors d'elements web com ara pàgines i imatges. Després del seu servei, la connexiós'apaga. Per a cada sol·licitud, la connexió s'ha de tornar a establir.

La majoria dels protocols estan orientats a la connexió. Això vol dir que els ordinadors que es comuniquen entre ells es comuniquen a través d'Internet. Tanmateix, HTTP no ho és. Abans que un client pugui fer una sol·licitud HTTP, el servidor ha d'establir una nova connexió.

Per entendre com funciona Internet, cal saber què passa quan escriviu un URL en un navegador web:

1. Si l'URL conté un nom de domini, el navegador primer es connecta al servidor de noms de domini i obté l'adreça IP corresponent.
2. El navegador es connecta al servidor i envia una sol·licitud HTTP per a la pàgina desitjada.
3. El servidor rep la sol·licitud i comprova la pàgina correcta. Si existeix, envia'l. Si el servidor no pot trobar la pàgina sol·licitada, envia un missatge d'error HTTP 404. (404 significa Pàgina no trobada, com probablement ho sap qualsevol que hagi navegat per llocs web).
4. El navegador rep el que se sol·licita i la connexió es tanca.
5. El navegador analitza la pàgina i cerca altres elements necessaris per completar-la. Normalment són imatges, miniaplicacions, etc.
6. Per a cada element, el navegador fa connexions addicionals i sol·licituds HTTP al servidor.
7. Quan s'hagin acabat de carregar totes les imatges, miniaplicacions, etc., la pàgina es carregarà completament a la finestra del navegador.

Ús del client Telnet

Telnet és un servei de terminal remot utilitzat a Internet. El seu ús ha disminuït, però és una eina útil per explorar la xarxa global. A Windows, el programa es pot trobar al directori del sistema. Després d'iniciar-lo, heu d'obrir el menú "Terminal" i seleccionar Eco local a la finestra de configuració. Això vol dir que podeu veure la vostra sol·licitud HTTP mentre la introduïu.

Al menú "Connexió", seleccioneu l'element "Sistema remot". A continuació, introduïu www.google.com per al nom d'amfitrió i 80 per al port. Per defecte, el servidor web escolta en aquest port. Després de fer clic a Connecta, has d'introduir GET/HTTP/1.0 i prémer Intro dues vegades.

Aquesta és una sol·licitud HTTP senzilla a un servidor web per obtenir la seva pàgina arrel. L'usuari n'hauria de veure'l i, a continuació, apareixerà un quadre de diàleg indicant que s'ha perdut la connexió. Si voleu desar la pàgina recuperada, heu d'activar el registre. A continuació, podeu veure la pàgina web i l'HTML que s'ha utilitzat per crear-la.

La majoria dels protocols d'Internet que defineixen el funcionament d'Internet es descriuen en documents coneguts com a Sol·licitud de comentaris o RFC. Es poden trobar a Internet. Per exemple, la versió HTTP 1.0 es descriu a la RFC 1945.

Protocols d'aplicació: SMTP i correu electrònic

Un altre servei d'Internet molt utilitzat és el correu electrònic. Utilitza un protocol de capa d'aplicació anomenat Simple Mail Transfer Protocol o SMTP. Aquest també és un protocol de text, però a diferència d'HTTP, SMTP està orientat a la connexió. A més, també és més complex que HTTP. Hi ha més ordres i aspectes a SMTP que a

En obrir el client de correu per llegir-loEls missatges de correu electrònic solen ser així:

1. El client de correu (Lotus Notes, Microsoft Outlook, etc.) obre una connexió amb el servidor de correu predeterminat, l'adreça IP o el nom de domini del qual es configura normalment durant la instal·lació.
2. El servidor de correu sempre envia el primer missatge per identificar-se.
3. El client envia una ordre SMTP HELO, a la qual rep una resposta de 250 OK.
4. Depenent de si el client està comprovant o enviant correu, etc., s'envien ordres SMTP adequades al servidor perquè pugui respondre en conseqüència.

Aquesta transacció de sol·licitud/resposta continuarà fins que el client enviï una ordre QUIT. Aleshores, el servidor s'acomiadarà i es tancarà la connexió.

Protocol de control de transmissió

A sota de la capa d'aplicació de la pila de protocols hi ha la capa TCP. Quan els programes obren una connexió a un altre ordinador, els missatges que envien es passen a la pila a la capa TCP. Aquest últim s'encarrega d'enrutar els protocols d'aplicació al programari adequat a l'ordinador de destinació. Per a això, s'utilitzen números de port. Els ports es poden considerar com a canals separats a cada ordinador. Per exemple, mentre llegiu el correu electrònic, podeu navegar per la web alhora. Això es deu al fet que el navegador i el client de correu utilitzen números de port diferents. Quan un paquet arriba a un ordinador i puja a la pila de protocols, la capa TCP determina quin programa rep el paquet.número de port.

Els números de port d'alguns dels serveis d'Internet més utilitzats s'enumeren a continuació:

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

Protocol de transport

TCP funciona així:

• Quan la capa TCP rep dades del protocol de la capa d'aplicació, les divideix en "parts" manejables i després afegeix una capçalera a cadascun d'ells amb informació sobre el número de port al qual s'han d'enviar les dades.
• Quan la capa TCP rep un paquet d'una capa IP inferior, les dades de la capçalera s'eliminen del paquet. Si cal, es poden restaurar. A continuació, les dades s'envien a l'aplicació requerida en funció del número de port.

Així és com els missatges viatgen per la pila de protocols a l'adreça correcta.

TCP no és un protocol basat en text. És un servei de transferència de bytes fiable i orientat a la connexió. Orientat a la connexió significa que dues aplicacions que utilitzen TCP han d'establir una connexió abans d'intercanviar dades. El protocol de transport és fiable perquè per cada paquet rebut s'envia un reconeixement al remitent per confirmar el lliurament. La capçalera TCP també inclou una suma de comprovació per comprovar si hi ha errors a les dades rebudes.

No hi ha espai per a una adreça IP a la capçalera del protocol de transport. Això es deu al fet que la seva tasca és proporcionar una recepció fiable de les dades de la capa d'aplicació. La tasca de transferir dades entre ordinadors es realitza mitjançant IP.

Protocol d'Internet

BA diferència de TCP, IP és un protocol poc fiable i sense connexió. L'IP no li importa si el paquet arriba al seu destí o no. L'IP també desconeix les connexions i els números de port. El treball IP és enviar dades a altres ordinadors. Els paquets són entitats independents i poden arribar fora de servei o no arribar a la seva destinació. La tasca de TCP és assegurar-se que les dades es reben i es localitzen correctament. L'única cosa que IP té en comú amb TCP és com rep dades i afegeix la seva pròpia informació de capçalera IP a les dades TCP.

Les dades de la capa d'aplicació es segmenten a la capa de protocol de transport i s'afegeixen amb una capçalera TCP. A continuació, el paquet es forma a nivell IP, s'hi afegeix una capçalera IP i després es transmet per la xarxa global.

Com funciona Internet: llibres

Per als usuaris novells, hi ha una àmplia literatura disponible sobre aquest tema. La sèrie "For Dummies" és popular entre els lectors. Com funciona Internet, podeu aprendre amb els llibres "Internet" i "Usuaris i Internet". Us ajudaran a seleccionar ràpidament un proveïdor, connectar-vos a la xarxa, ensenyar-vos a utilitzar un navegador, etc. Per als principiants, els llibres seran guies útils per a la xarxa global.

Conclusió

Ara hauria de quedar clar com funciona Internet. Però quant de temps es mantindrà així? La versió 4 d'IP utilitzada anteriorment, que només permetia 2³² adreces, s'ha substituït per IPv6 per 2^{128 adreces teòricament possibles. Internet ha recorregut un llarg camí des dels seus inicis com a projecte d'investigació del Departament de Defensa dels Estats Units. Ningú sap en què es convertirà. Una cosa és certa: Internet connecta el món com cap altre mecanisme. L'era de la informació està en ple apogeu i és un gran plaer presenciar-la.}