اینترنت چگونه کار می‌کند؟

اینترنت چگونه کار می‌کند؟زمان مطالعه این مطلب ۶ دقیقه

امروز زندگی ما بدون اینترنت قابل تصور نیست. طی بیست سال اخیر نفوذ اینترنت در کشورهای مختلف شگفت‌انگیز بوده است. اما این تکنولوژی که زندگی ما را به کلی تغییر داده است، چگونه کار می‌کند؟ در این مقاله قصد داریم به طور ساده توضیح دهیم که اینترنت چگونه ممکن شده است.

یک شبکه‌ی ساده چگونه ساخته می‌شود؟

وقتی شما می‌خواهید میان دو کامپیوتر ارتباط ایجاد کنید، یا به کابل فیزیکی نیاز دارید یا به ارتباط بی‌سیم (Wireless).

تصاویر از بلاگ موزیلا

اما اگر تعداد کامپیوترها بیشتر شود، اوضاع تغییر می‌کند. این بار شما باید از هر کامپیوتر یک کابل به هر یک از کامپیوتر های دیگر متصل کنید.


برای حل مشکل از یک کامپیوتر کوچک به نام روتر (Router)  استفاده می‌شود. وظیفه آن یک چیز است: داده‌ای که از کامپیوتر مشخصی می‌آید به مقصد درست برسد. با اضافه کردن روتر به شبکه از پیچیدگی کابل‌ها به طور قابل توجهی کاسته می‌شود.

شبکه‌ای از شبکه‌ها

حالا که می‌توان دو کامپیوتر را به یکدیگر متصل کرد، می‌توان دو روتر را نیز به یکدیگر وصل کرد. با اتصال کامپیوترها به یکدیگر و روترها به هم می‌توانیم به طور نامحدودی شبکه را بزرگ‌تر کنیم.

این شبکه چیزی شبیه به اینترنت است. اما برای راه‌اندازی این شبکه در سطح جهانی یعنی اینترنت به شبکه‌ای از کابل‌ها میان همه خانه‌ها و …. نیاز است و این کابل از قبل وجود داشته است. یعنی سیم‌های تلفن. برای استفاده از خط تلفن به عنوان اتصال اینترنتی به وسیله‌ای به نام مودم نیاز است. مودم اطلاعات کامپوتری را به پالس‌های نوری یا الکتریکی که به آنها بیت (Bits) گفته می‌شود، تبدیل می‌کند و مودم مقصد آن را به زبان کامپیوتر تبدیل می‌کند. سیم‌ها، کابل‌ها و موج‌های رادیویی این بیت‌ها را به سرعت نور انتقال می‌دهند. هرچه تعداد بیت‌هایی که کابل‌ها در یک لحظه انتقال دهند، بیشتر باشد، سرعت اینترنت بیشتر خواهد بود. اطلاعاتی که توسط شبکه تلفن قابل انتقال است تبدیل می‌کند و برعکس.

برای اتصال شبکه به شبکه‌های دیگر، ما شبکه‌مان را به ارائه‌دهنده خدمات اینترنت (ISP)  متصل می‌کنیم. ISP روترهایی دارد که می‌تواند به روتر ISPهای دیگر مرتبط شود. اینترنت از کل این شبکه تشکیل شده است.


تصاویر از بلاگ موزیلا

شبکه جهانی اینترنت

اینترنت شبکه جهانی از کامپیوترها است که داده‌های متنوعی را میان وسایل الکترونیکی متصل به آن جابه‌جا می‌کند. اینترنت از شبکه‌ی انتقال بسته‌‌‌های داده‌ها (Packet) استفاده می‌کند که از اینترنت پروتکل Internet Protocol و پروتکل کنترل انتقال Transport Control Protocol (TCP/IP) تبعیت می‌کند.

داده‌هایی که در اینترنت ارسال می‌شوند، پیام (Message) نامیده می‌شوند. اما داده‌ها قبل از اینکه فرستاده شوند به بخش‌های کوچک‌تری به نام بسته (Packet) تقسیم می‌شوند.

به طور کلی هیچ مرکز کنترلی برای اینترنت وجود ندارد، هر کامپیوتری که بتواند به طریق درست (یعنی بر اساس پروتکل‌های اینترنت) داده بفرستد و دریافت کند، می‌تواند بخشی از اینترنت باشد.

ویژگی توزیع‌شده شبکه اینترنت باعث می‌شود که کامپیوتر‌ها، سرورها و … به اینترنت متصل شوند و قطع شوند، بدون اینکه در کل اینترنت تاثیری گذاشته شود. برای مثال یک مرکز داده یا کل شبکه یک منطقه می‌تواند از مدار خارج شود، بدون اینکه اینترنت نواحی دیگر قطع شود.

به تکنیک ارسال داده‌ها در اینترنت به شکل بسته، Packet Switching می‌گویند. روترها و سوئیچ‌ها قادر هستند، بسته‌ها را به مقصد خودشان برسانند. هر بسته شامل داده و اطلاعاتی درباره داده است که به آن Header می‌گویند.

به کمک Packet switching چندین کاربر می‌توانند در یک زمان، یک صفحه وب را ببینند. اگر صفحه وب به طور کامل در یک فایل به سمت کلاینت‌ها فرستاده می‌شد، در آن صورت در یک زمان تنها یک کاربر می‌توانست یک صفحه وب را دانلود کند و ببیند.

سخت‌افزارهای مورد استفاده در اینترنت

سخت‌افزارهای متعددی در ساخت اینترنت به کار می‌روند. موارد زیر مهم‌ترین آنها هستند:

روترها: بسته‌ها را به مسیر درست خود هدایت می‌کنند تا به مقصد مورد نظرشان برسند. روترها مانند پلیس‌های راهنمایی و رانندگی عمل می‌کنند.

سوئیچ‌ها: وسایلی که در یک شبکه هستند را به یکدیگر متصل می‌کند. آنها از Packet Switching  استفاده می‌کنند تا بسته‌ها را به مقصد مورد نظر برسانند.

وب‌سرورها کامپیوتر‌های قدرتمندی هستند که محتوا (صفحات وب، عکس‌ها، ویدئو‌ها و …) را نگهداری و سرو می‌کنند، و همینطور میزبان اپلیکیشن‌ها و دیتابیس‌‌ها هستند. سرورها همینطور به درخواست‌های DNS پاسخ می‌دهند و وظایف مهمی را انجام می‌دهند تا خللی در اینترنت انجام نشود. بیشتر سرورها در دیتاسنترهای بزرگی نگهداری می‌شوند که در نقاط مختلفی در جهان پراکنده شده‌اند.

پروتکل‌های مورد استفاده در اینترنت

مشکل اصلی در انتقال داده از یک کامپیوتر به کامپیوتر تفاوت در سخت‌افزار و نرم‌افزار آنهاست. این مشکل با به کارگیری پروتکل‌های خاص حل شده است. در شبکه، پروتکل راهی استاندارد برای انجام وظایفی خاص و فرمت داده است که اجازه می‌دهد، وسایل الکترونیکی با یکدیگر ارتباط داشته باشند و پیام یکدیگر را بفهمند.

TCP که مخفف Transport control Protocol است، پروتکلی است که تضمین می‌کند، انتقال داده‌ها قابل اعتماد و مطمئن انجام می‌شود: بسته‌ای از دست نمی‌رود (Packet Loss)، تأخیری در رسیدن بسته‌ها ایجاد نمی‌شود و بسته‌ها به ترتیب و توالی درست می‌رسند.

IP مخفف Internet Protocol پروتکلی است که مشخص می‌کند، اطلاعات چگونه از یک کامپیوتر به کامپیوتری دیگر از طریق اتصال اینترنت ارسال می‌شود. کامپیوترها داده‌ها را با شماره‌ای که به آنها تخصیص داده شده است (IP Address)، انتقال می‌دهند.

این دو پروتکل در کنار یکدیگر انتقال داده را بدون توجه به اینکه شما از چه وسیله‌ای استفاده می‌کنید، تضمین می‌کنند.

پروتکل‌های دیگری که در وب به کار می‌روند، عبارتند از HTTP مخفف Hypertext Transfer Protocol پروتکلی در لایه اپلیکیشن است که برای فرمت انتقال داده‌ها برای وب‌سایت‌ها و اپلیکیشن‌ها به کار می‌رود. علاوه بر این پروتکل‌های اصلی، پروتکل‌هایی نیز برای روتینگ، تست و رمزگذاری (Encryption) وجود دارد. برای هرکدام از این پروتکل‌ها موردهای جایگزینی نیز وجود دارد. برای مثال برای پخش ویدئو بیشتر از UDP استفاده می‌شود به جای TCP. 

وب چگونه کار می‌کند؟

بسیاری اینترنت و وب را به یک معنی به کار می‌برند. اینترنت شبکه‌ای است که در قسمت‌های قبلی توضیح دادیم اما وب مجموعه صفحاتی است که در شبکه جهانی اینترنت پیدا می‌شود. ما از طریق مرورگر خود به این صفحات دسترسی پیدا می‌کنیم.

کلاینت‌ها و سرورها

کامپیوترهایی که به اینترنت متصل هستند، شامل کلاینت‌ها و سرورها می‌شوند.

شکل زیر نشان می‌دهد که کلاینت و سرور چگونه با یکدیگر ارتباط پیدا می‌کنند.

کلاینت‌ها شامل عموم کامپیوترهایی می‌شود که به اینترنت متصل می‌شوند. مانند کامپیوتر شخصی شما، گوشی هوشمند شما و…

سرورها کامپیوترهای قدرتمندی هستند که صفحات وب، سایت‌ها و اپلیکیشن‌ها را روی خود ذخیره می‌کنند  .          

برای اینکه وب به وجود آید، به غیر از کامپیوترهای سرور و کلاینت موارد زیر نیز نیاز است:

  • TCP/IP
  • DNS
  • HTTP
  • Component files: که شامل این موارد می‌شود:
  1. Code files: وب‌سایت‌ها از فایل‌های HTML، CSS و JavaScript تشکیل شده‌اند.
  2. Assets: همه فایل‌های دیگری که یک وب‌سایت را می‌سازند: مانند عکس‌ها، ویدئو‌ها، فایل‌های صوتی و…

زمانی که شما یک صفحه وب یا اپلیکیشن را در اینترنت می‌بینید، چه اتفاقی می‌افتد؟

  • DNS: زمانی که مرورگر شما بازکردن صفحه‌ وبی را آغاز می‌کند، ابتدا درخواست DNS می‌دهد تا آدرس IP وب‌سایت مورد را پیدا کند.
  • TCP handshake: مرورگر شما ارتباطی با آدرس IP پیدا شده،‌برقرار می‌کند.
  • TLS handshake: مرورگر شما، بین وب سرور وب‌سایت مورد نظر شما و وسیله الکترونیکی شما ارتباط رمزگذاری شده‌ای ایجاد می‌کند تا هکرها نتوانند بسته‌های داده‌ی ردوبدل شده میان دو وسیله را بخوانند.
  • HTTP: مرورگر شما درخواست محتوایی را که روی این وب‌سایت وجود دارد، می‌دهد.
  • HTTP:‌ وب سرور محتوا را در فرمت HTML، CSS و JavaScript انتقال می‌دهد و آن را به بسته‌های داده تقسیم و تجزیه می‌کند. زمانی که مرورگر بسته‌های داده را دریافت کرد و تایید کرد که همه بسته‌ها را دریافت کرده است،‌ فایل‌های ‌ HTML، CSS و JavaScript را ترجمه می‌کند و تبدیل به صفحه وب مورد نظر شما می‌کند. کل این فرآیند در یک یا دو ثانیه انجام می‌شود.

ترتیبی که فایل‌های کامپوننت تجزیه (Parse) می‌شوند:

وقتی شما درخواست یک صفحه وب را می‌دهید، اولین فایلی که از سمت سرور برای شما فرستاده می‌شود index.html است. فایل HTML می‌تواند به CSS و JavaScript هم ارجاع دهد.

فایل HTML ابتدا تجزیه parse می‌شود. سرور با خواندن این فایل در می‌یابد که به کدام فایل‌های CSS و JavaScript  ارجاع داده شده است.

بعد از اینکه فایل HTML تجزیه (Parse) شد و نمودار درختی DOM آن ساخته شد، فایل CSS لینک شده Parse می‌شود و استایل‌ها به قسمت‌های مرتبط درخت DOM اعمال می‌شود. در این مرحله نسخه تصویری صفحه وب نمایش داده می‌شود و کاربر صفحه را می‌بیند.

فایل JavaScript معمولا بعد از HTML و CSS تجزیه (Parse) می‌شود و در صفحه وب اعمال می‌شود.

تاریخ‌های مهم در عمر اینترنت:

  • ۱۹۶۹: ARPANET با موفقیت توانست ارتباطی میان دانشگاه کالیفرنیا در لس‌آنجلس و موسسه تحقیقاتی استنفورد ایجاد کند. اینترنت در دهه ۱۹۶۰ پروژه‌ای بود که به سفارش ارتش آمریکا در دانشگاه در حال توسعه بود.
  • دهه ۱۹۷۰: پروتکل کنترل انتقال و پروتکل اینترنت (TCP/IP)   به وجود آمد. این پروتکل‌ها انتقال اطلاعات را استاندارد کردند.
  • ۱۹۹۱: رابط (UI) کاربر‌پسند ساخته شد.
  • ۱۹۹۲:دلفی به عنوان اولین شرکت تجاری، دسترسی به اینترنت را ارائه داد.
  • ۱۹۹۷: وای‌فای اختراع شد.
  • ۱۹۹۸: ویندوز ۹۸ راه افتاد.
  • ۲۰۰۱: اینترنت ۳G راه افتاد.
  • ۲۰۰۷: استفاده از اسمارت‌فون آغاز شد.
  • ۲۰۰۹: اینترنت ۴G معرفی شد.
  • ۲۰۱۹: اینترنت ۵G معرفی شد.
  • امروز نزدیک به ۳ میلیارد نفر به اینترنت دسترسی دارند.
  • پیش‌بینی سال ۲۰۳۰: ۷.۵ میلیارد نفر به اینترنت دسترسی پیدا خواهند کرد
    و ۵۰۰ میلیارد وسیله به اینترنت متصل خواهد شد.

منابع:

https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Learn/Common_questions/How_does_the_Internet_work

https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Learn/Getting_started_with_the_web/How_the_Web_works

http://web.stanford.edu/class/msande91si/www-spr04/readings/week1/InternetWhitepaper.htm

https://www.cloudflare.com/learning/network-layer/how-does-the-internet-work/https://www.hp.com/us-en/shop/tech-takes/how-does-the-internet-work#:~:text=The%20internet%20is%20a%20worldwide,(TCP)%20%5B5%5D

پاسخ دادن:

ایمیل شما نمایش داده نمی‌شود.