Как устроена и как работает глобальная сеть интернет

Последствия для пользователей и операторов

Для пользователей Рунета действие этого закона грозит нестабильной работой Сети — когда Роскомнадзор пытается заблокировать или замедлить работу одного ресурса, то вместе с ним может сделать недоступными и другие сайты. Например, так было с Twitter. Когда в марте РКН начал замедлять работу соцсети, то одновременно с этим пользователи пожаловались на то, что у них не загружаются сайты госорганов (Кремля, правительства, Госдумы, Совета Федерации), а также сайты или мобильные приложения банков. О сбоях предупредила и «Почта России». Как объяснили в Минцифры, сбои были связаны с проблемой в маршрутизаторах Ростелекома.

«ТСПУ также снижают скорость передачи данных, нарушают надежность сетей, затрудняют специалистам поиск неисправностей, а также снижают конкурентность российских сервисов внутри России», — говорит Климарев.

Трафик внутри России несколько раз проходит через ТСПУ, которые стоят минимум два раза — у оператора потребителя и у оператора сервиса. На иностранных поставщиках ТСПУ установлено не будет, а это значит, что у иностранных сервисов и сайтов (например, Facebook и YouTube) скорость соединения может быть выше, также они будут реже выходить из строя, объяснил эксперт.

Если внедрение ТСПУ произойдет на 90% сетей связи, то блокировка или «замедление» сайтов станут непрозрачными, считает Климарев: «РКН никем не контролируется, ничем, кроме собственных же правовых актов, не регламентируется. Когда блокировки примут уж совсем произвольный характер — это вопрос времени». Пользователи могут обойти блокировку ресурсов и воспользоваться ими с помощью VPN (Virtual Private Network — виртуальная частная сеть). Технология создает защищенное соединение, которое шифрует и защищает отправляемые данные. Однако эта технология не спасает от замедленной работы Сети, так как этот трафик все равно проходит через ТСПУ.

Кто управляет Интернетом?

  Интернет это нервная система Человечества. Конкретно ни одна организация не осуществляет контроль над ним. В Китае, например, свой отдельный Интернет. В России существует понятие «Рунет» — грубо говоря это все узлы сайты, расположенные в зоне .ru.

  Россия соединяется с сетями других стран с помощью толстых оптических кабелей, идущих через Голландию и Израиль (сейчас может и еще куда).

  Периодически на транс-магистралях происходят крупные аварии и Россия остается отключенной от остального мира. Так, кажется в 2006 или 2007 году пьяный экскаваторщик в Финляндии (Кто финн? Я финн?) обрубил самый толстый оптоволоконный кабель. И половина банков в России осталась парализованной на несколько дней. (Ну и не работали все заграничные сайты).

  Главной по Интернету все же считаются США, так как они являются его родиной.

Как устроен интернет с адресом IPv6

Я думаю, вам понятно, что протокол IPv6 создан из-за банальной нехватки IP адресов, т.к. число пользователей интернета значительно возросло. Данный адрес равен 128 битам и 16 байтам. Это значительно увеличивает число IP.

IPv6, кроме прочего, проверяет подлинность пакета отправителя, и шифрование подобного пакета. Данный протокол поддерживают ОС от Windows 7 до Windows 10 и часть дистрибутивов Linux. IPv6 в последнее время применяют всё больше. Также, мобильные телефоны поддерживают данный протокол, автомобильные компьютеры и прочие устройства.

IPv6 состоит из 8 групп четырехзначных шестнадцатеричных цифр, которые разделены двоеточием: 1045: 0аке: 4df3: 56uy: 0045: ert1: g56j: 0001. Что интересно, группы, где одни нули, могут писаться просто двоеточием, но не более двух двоеточий.

Иногда нули даже отпускаются. URL адрес такого вида обязательно заключается в квадратные скобочки: — http://.

Современные смартфоны и компьютеры – заодно!

Компьютеры тоже развиваются. Нельзя сказать, что их будущее сомнительно  в сравнении со смартфонами. Явно в дальнейшем будут как те, так и другие. Компьютерам тоже нужен интернет, много интернета! Тут смартфоны были, есть и будут настоящими помощниками для компьютеров.

Как ни странно, сохранился старый режим, когда мобильный телефон можно соединить с компьютером, и сделать из мобильного телефона точку доступа в интернет. К интернету подключается мобильный телефон (телефон подключается к провайдеру интернета). А компьютер подключается к мобильному телефону. В итоге получается доступ компьютера к интернету посредством мобильного телефона.

Помимо старинного способа прямого соединения компьютера со смартфоном, подключить компьютер к мобильному телефону теперь можно разными способами. По старинке, по проводу через USB-порт компьютера. Можно соединить компьютер и смартфон по радио с помощью BlueTooth. А можно и посредством Wi-Fi соединения. Последнее, а именно Wi-Fi, дает массу дополнительных возможностей!

Любой современный смартфон может как бы «раздавать» Wi-Fi. Этот вид связи обычно используется смартфонами для подключения к интернету без помощи СИМ-карты мобильного оператора. Но этот же способ связи позволяет смартфонам становиться точкой доступа к мобильному интернету, к интернету сотового оператора. Смартфон превращается в своего рода небольшой роутер, который способен обеспечить соединение не одним, а сразу с несколькими компьютерами, планшетами и такими же смартфонами, как он сам.

Такое разнообразие возможностей дает нам цифровая техника. Первые модемы были аналоговые. Они «накладывали» цифровой интернет сигнал на звуковой аналоговый сигнал. Это не давало каких-либо иных дополнительных возможностей. А вот как только мобильный интернет стал цифровым от начала до конца, от вышки сотового оператора, то смартфона – появилось множество технологичных способов соединений устройств между собой.

Теперь нам плохо представляется жизнь без интернета. Будь то мобильный телефон, будь то планшет, компьютер, даже умный телевизор, умный домашний робот – пылесос, холодильник и прочее. Интернет теперь есть, практически, везде, и он востребован. Жизнь продолжается…

Дополнительные материалы:

1. Стационарный и мобильный Интернет: что хорошо, что плохо

2. Первый смартфон 1974 года в советском фильме «Отроки во Вселенной»

3. Как заставить себя меньше пользоваться телефоном

4. Заряжайте без проводов или технология Wi-Charge

5. Десять распространенных мифов о подключении к Интернету

2G

1990-е годы. Мобильные данные: от СМС-сообщений до интернета на скорости до 384 кбит/с

Сети 2G сделали мобильную связь по-настоящему массовой. Наши первые моноблоки и раскладушки работали по стандарту второго поколения — ​GSM (Global System for Mobile, глобальный стандарт мобильной связи). Связь стала цифровой: голоса абонентов перед пересылкой преобразовывались в цифровые данные, и их уже нельзя было перехватить с помощью обычной рации. В сетях появился роуминг: операторы договорились передавать друг другу звонки своих клиентов, и отчасти поэтому стандарт назвали «глобальным».

Скрыть текст

Motorola DYNA T-A-C 8000X

Но главное — ​оборудование второго поколения обслуживало еще больше людей, и на этом стоит остановиться подробнее. В сетях 1G абоненты делили радиоэфир по территориальному принципу: распределялись по сотам. Каждая базовая станция обслуживала до нескольких десятков абонентов, выдавая каждому из них свою пару радиочастот: одну на передачу и одну на прием. Такая технология называется Frequency Division Multiple Access (FDMA), или множественный доступ с делением по частоте.

В сетях второго поколения заработал дополнительный принцип деления — ​по времени, или Time Division Multiple Access (TDMA). Внутри каждой частоты базовая станция выделяет восемь временных слотов и распределяет их между абонентами. Телефон говорящего преобразует голос в цифровые данные и пересылает их часть в отведенный момент времени. Затем делает паузу, уступая другим, а когда вновь настает его очередь, досылает оставшуюся часть. Аппарат собеседника считывает информацию из нужных слотов, сшивает цифровые данные и восстанавливает из них голос. Все происходит так быстро, что люди ничего не замечают. А телефоны тем временем нарезают частотный диапазон уже не «полосками», а «кубиками».

Раз связь стала цифровой, неудивительно, что даже первые аппараты второго поколения могли передавать не только голос, но и данные: ​СМС-сообщения. Поздние версии 2G-сетей позволяли выходить в интернет со скоростью до 384 кбит/с. Однако до современных стриминговых скоростей было еще далеко.

Доступ к Интернету с помощью кабеля (проводное соединение)

Такой метод выхода в Интернет отлично подойдет любителям скачивания файлов и использования игр в он-лайне. Проводное подключение обладает большой скоростью обмена данными

Важно, что эта скорость является одинаково быстрой, как на прием, так и на передачу информации, что не позволяют сделать другие виды соединений с Интернетом

В последнее время стали применять кабель из оптического волокна. Он позволяет достичь наиболее максимальной скорости посредством улучшения качества передачи сигнала.

Кабельное соединение чаще всего применяется для пользователей настольных компьютеров, которые не требуют постоянного перемещения, но может применяться и для пользователей переносных устройств, ноутбуков, нетбуков, имеющих соответствующие разъемы для подключения кабеля.

Данный вид соединения обладает не только высокой скоростью, но и возможностью применения безлимитных тарифов. При таком тарифе не существует предела скачиваемого трафика, поэтому можно пользоваться интернетом без ограничений и на максимальной скорости.

Такой вид проводного соединения называют аббревиатурой LAN. Так же называется разъем в ПК, к которому можно подсоединять провод, и обеспечивать проводной доступ к Интернету.

Схема использования сети Интернет

Рассмотрим, как взаимодействует компьютер (или иное устройство) и сервер Интернет провайдера. Для этого допустим, что Вы организовали устойчивую связь между своим компьютером и сервером Интернет провайдера. Иными словами, Вы уже пользуетесь услугами провайдера. Используя специальное программное обеспечение (как правило, браузер или, его еще называют, web-браузер), Вы посылаете со своего компьютера удаленному серверу провайдера какой-либо запрос на получение информации (например, запрос на загрузку этой веб-страницы, которую Вы сейчас читаете).

Сервер Интернет провайдера обрабатывает Ваш запрос и передает его необходимому серверу сети Интернет (тому серверу, на котором хранится запрашиваемая страница). Именно на таких серверах хранятся все сайты, картинки, музыка, видео и другие данные, которые Вы можете просматривать или закачивать из Глобальной сети.

Сервер, находящийся в Глобальной сети (обозначен цифрой 3 на рис. 1), принимает запрос от сервера вашего поставщика услуг Интернет (цифра 2 на рис. 1) и, если он может предоставить запрашиваемую информацию, то передает ее серверу вашего провайдера. Сервер Интернет провайдера, в свою очередь, переадресовывает полученные результаты запроса вашему компьютеру (цифра 1 на рис. 1).

Рис. 1 Схема использования сети Интернет

В результате выполнения такой цепочки действий Вы либо получите у себя на компьютере ответ на Ваш запрос, то есть, нужную Web-страницу, либо увидите уведомление о невозможности (по разным причинам) найти требуемый сервер сети Интернет или информацию на нем.

Как видим, Интернет сложно устроен, но достаточно прост в использовании.

Что можно делать в Интернете?

Сейчас, на этот вопрос Вам сможет ответить даже школьник. На  самом деле, простор для деятельности просто колоссальный. Вот только самые основные виды деятельности в глобальной паутине:

— Просмотр Веб-сайтов и получение информации
— Электронная почта
— Общение через мессенджеры и в режиме Онлайн
— Передача и хранение файлов (документы, музыка, видео и т.д.)
— Электронный денежный оборот (электронные деньги, банковские операции и переводы, биржи)
— развлечения и онлайн-игры
— работа и заработок в Интернете
— управление компьютерами и серверами удалённо, на расстоянии

И это ещё далеко не всё, а только самое популярное и распространённое. Как Вы можете заметить, всемирная сеть Интернет предоставляет своим пользователям огромные возможности возможности.

Кто поставляет услуги интернета

Предоставляют интернет людям компании поставщики, вроде Internet Service Provide. Таким компаниям принадлежат блоки адресов Internet. Они их предоставляют клиентам. Человек подсоединяет свой ПК к подобному поставщику, его тут же соединяет с сервером.

Сервер соединён с интернетом, благодаря устройствам, называющимися Маршрутизаторами. Маршрутизатор – это прибор, получающий информацию от узлов сети и определяющий её адрес назначения в сети и наиболее выгодный путь по доставке данных к нужному адресу.

Подобный маршрут происходит с помощью известных путей в Internet и объема трафика на различных частях сегмента. Затем, маршрутизатор отдаёт информацию в нужную точку сети – Network Access Point. Сервисы включают в себя:

1. Электронную почту посредством серверов SMTP и POP
2. Услугу идентификации компьютера благодаря IP адресу.
3. Путь с применением серверов DNS.
4. Услугу новостной службы благодаря сервирам Usenet.

Серверный уровень

Реализуется, как понятно из названия, серверами сети. Реализация может быть как на серверных платформах, так и на специализированном оборудовании. ПО для серверных платформ на сегодняшний день представлено разными производителями и под разными видами лицензий, равно как и ОС, на которых будет работать это программное обеспечение. Стандартный набор провайдера на этом уровне:

• DHCP-сервер;
• DNS-сервер;
• один или несколько серверов доступа (если таковые необходимы);
• сервер AAA (radius или diameter);
• сервер биллинга;
• сервер баз данных;
• сервер хранения flow-статистики и биллинговой информации;
• сервер мониторинга сети;
• СОРМ;
• устройства фильтрации трафика;
• BRAS;
• сервисы развлечений для пользователей (опционально);
• серверы контента (такие как Coogle Cache).

Эти сервисы мы подробно рассмотрим в следующей статье.

Устойчиво используемые технологии подключения интернета

Сегодня мы можем говорить про несколько используемых технологий подключения устройств к сети Интернет:

• ADSL – доступ по аналоговому кабелю;
• DOCSIS – подключение по коаксиальному кабелю;
• FTTB – подключение по витой паре;
• PON – оптоволокно;
• Интернет мобильных устройств;
• Интернет через спитник.

Например, в домах распространена технология домашнего интернета FTTP, а транспорте мобильный интернет.

ADSL

ADSL технология относится к проводной технологии подключения интернет. Суть технологии в разделении сигнала проходящего по электрическому телефонному (аналоговому) кабелю посредством сплиттера и модемного устройства.

Сплиттера выполняет роль разделителя. Модем адаптирует сигнал для последующего отправления сигнала по широкополосному соединению.

Основной плюс ADSL технологии, её доступность. Для подключения Интернет пользователю не нужно прокладывать новые инженерные коммуникации. Все подключения Интернет делается через существующие слаботочные линии.

Однако, эта особенность асимметричной цифровой абонентской линия (ADSL) кроме плюсовой доступности и низкой цены, отдает два огромных минуса – низкая скорость и низкое качество.

Скорость такого соединения не превысит 15 Мбит/сек.

DOCSIS

С большой натяжкой DOCSIS технологию можно сравнить с ADSL по принципу прохождения сигнала, только используется не кабель телефонной связи, а используется коаксиальный кабель телевизионного сигнала.

Технология DOCSIS разрабатывалась для цифрового телевидения и прошла эволюцию от стандартов DOCSIS 1.0 до стандарта EuroDOCSIS, выжав из последнего скорость 70 мбит/сек.

Данный стандарт подходит для квартир многоквартирного дома, с небольшим количеством гаджетов. Однако для частного дома использование такой технологии обходится слишком дорого.

FTTB

FTTB (Fiber to the Building) частный случай технологии FTTX (Fiber to x). FTTX это архитектура широкополосной сети, в которой магистраль выполняется оптико-волоконным кабелем, а ответвление от магистрали до потребителя выполнится кабелем витая пара.

Например, офис Интернет провайдера прокладывает оптико-волоконный кабель от офиса до многоквартирных домов. Потом предлагает жителям подключение к Интернет их квартир. Подключение квартир делается кабелем витая пара.

В зависимости от длины локальной сети витой парой, обобщенный термин – FTTX технология, различается на технологии обозначаемые:

• FTTN: оптоволокно до уличного шкафа, возможно, в нескольких километрах от помещения клиента. Конечные соединения выполняются медным кабелем витая пара.
• FTTC: оптоволокно до шкафа расположенного вбили от помещения клиента.
• FTTB: оптоволокно ведется до шкафа расположенного внутри помещения клиента. Подключение клиента выполняются медным кабелем витая пара.
• FTTH: волокно достигает границы жилого пространства, например, коробки на внешней стене дома.
• FTTD: упрощенно, волокно достигает комнаты, где установлены компьютеры. (волокно на стол).
• FTTE / FTTZ технология НЕ относится к FTTX. Обозначает доведение оптики до компьютера.

PON

PON технология наиболее передовая технология передачи Интернет сигнала. В данной технологии сигнал адаптируется терминалом OTN, который ставится каждому конечному потребителю, например в квартиру.

Данная технология не имеет ограничений по скорости передачи данных, но разделена на классы:

• APON/ BPON (Broadband PON) – 155 Мбит/с туда/обратно. Используется ATM (Asynchronous Transfer Mode) протокол;
• EPON (Ethernet PON) 1000 Мбит/с. Используется Ethernet протокол (IP);
• GPON (Gigabit PON) – скорость от 600 Мбит/с до 2,5 Гбит/c. Используется протоколы TDM, SDH, Ethernet, ATM.

Технология GPON недавно начала активно рекламироваться по телевизору и активно распространяется  в крупных городах России.

Доступ к интернету: способы выхода во всемирную сеть

Теперь имея полное представление, что такое компьютерная сеть, вы легко можете подключиться к Интернету, а для этого надо получить доступ к интернет-провайдеру (ISP). Провайдеры выступают посредником между вами и Интернетом.

Тип интернет — услуги, которую вы выберете, во многом будет зависеть от того, какие поставщики услуг обслуживают ваш регион, а также от видов подключения, которые они предлагают. Вот некоторые распространенные типы интернет-услуг:

1. Dial-up: Этот тип изначально применялся пользователями. Как правило, самый медленный тип подключения к Интернету, и вам, вероятно, следует избегать его, если только это не единственная услуга, доступная в вашем регионе. Коммутируемый Интернет использует вашу телефонную линию, поэтому, если у вас нет нескольких телефонных линий, вы не сможете использовать свой стационарный телефон и Интернет одновременно.
2. DSL: Средство связи DSL использует широкополосное соединение, что делает ее намного быстрее, чем dial-up. DSL подключается к Интернету по телефонной линии, но не требует наличия стационарного телефона дома. И в отличие от dial-up, вы сможете одновременно пользоваться Интернетом и телефонной линией.
3. Кабель: Многие компании предлагают кабельный сервис, который подключается к Интернету через кабельное телевидение, хотя вам не обязательно иметь кабельное телевидение, чтобы получить его. Он использует широкополосное соединение и может быть быстрее, чем как dial-up, так и DSL; однако он доступен только там, где доступно кабельное телевидение.
4. Спутник: Спутниковая связь использует широкополосную связь, но не требует специальных кабелей или телефонных линий; она подключается к Интернету через систему спутников связи, вращающиеся вокруг Земли. В результате его можно использовать практически в любой точке мира, но на связь могут повлиять погодные условия. Спутниковые соединения также обычно медленнее, чем DSL или кабельные.
5. 3G и 4G: Услуга 3G и 4G чаще всего используется с мобильными телефонами, и она подключается с помощью беспроводных сетей через сеть вашего провайдера. Однако эти типы соединений не всегда так быстры, как DSL или кабель. Они также ограничат объем данных, которые вы можете использовать каждый месяц, что не относится к большинству широкополосных планов.

В итоге: как работает интернет

Итак, подведем итоги, вы вводите доменное имя и браузер отправляет запрос на dns сервер для получения соответствующего IP-адреса.

После получения ip-адреса ваш браузер просто перенаправляет ваш запрос в центр обработки данных, а точнее на соответствующий сервер, как только сервер получает запрос на доступ к определенному web-сайту, начинается поток данных. Данные передаются в цифровом формате через оптоволоконные кабели в виде световых импульсов.

Этим световым импульсам иногда приходится преодолевать тысячи километров по оптоволоконному кабелю, чтобы добраться до места назначения. Во время путешествия им часто приходится преодолевать трудно проходимую местность, горы или море. Есть несколько мировых компаний которые прокладывают и обслуживают эти оптические кабельные сети (AT&T, Google, Orange, Verizon).

Как прокладываются оптоволоконные кабели в море

С помощью корабля прокладка оптоволоконных кабелей осуществляется примерно следующим способом. С корабля, глубоко в море опускается, так называемый плуг, который создает борозду на морском дне. По ней прокладывают оптоволоконный кабель. Сложная сеть таких оптических кабелей представляет собой основу интернета. Эти оптоволоконные кабели передающие световые импульсы протянуты по морскому дну к порогу вашего дома, где они подключены к маршрутизатору.

Маршрутизатор преобразует эти световые сигналы в электрические, затем для передачи электрических сигналов на ваш ноутбук используется кабель Ethernet. Однако, если вы подключаетесь к интернету через мобильную связь, с оптического кабеля сигнал отправляется на вышку сотовой связи, a с вышки сигнал поступает на ваш смартфон в виде электромагнитных волн. 

Кто контролирует все IP-адреса

Поскольку интернет является глобальной сетью появилась необходимость в организации контролирующей назначение ip-адресов, регистрацию доменных имен и так далее. Этим занимается организация ICANN расположенная в США. Что в интернете поражает сильнее всего? Так это его эффективность передачи данных по сравнению с сотовыми и стационарными коммуникационными технологиями. 

Видео, которые вы смотрите например на YouTube находятся в центре данных Google, оно отправляется к вами в виде невероятно длинной последовательности нулей и единиц. Способ, которым эти нули и единицы разбиваются на маленькие кусочки известные, как пакеты и делает передачу данных в интернете эффективной.

Давайте предположим, что эти потоки нулей и единиц разделены сервером на разные пакеты, где каждый пакет состоит из шести битов. Наряду с битыми видео, каждый пакет также состоит из порядкового номера и IP-адресов сервера и вашего устройства. С этой информацией пакеты отправляются на ваш смартфон. Нет необходимости, чтобы все пакеты проходили по одному и тому же маршруту, каждый пакет независимо выбирает лучший маршрут доступный в конкретное время его отправки. При достижении вашего устройства, пакеты собираются в соответствии с их порядковым номером, если какие-то пакеты не достигают вашего смартфона, то с него отправляется запрос на повторную отправку потерянных пакетов.

Можно сравнить это с работой отлаженной почтовой сети, где клиенты не следует основным правилам в отношении адресов назначения. В этом случае письма не смогут достичь правильного места, точно то же в интернете мы используем так называемые протоколы для управления этим сложным потоком пакетов данных.

Протоколы устанавливают правила для преобразования пакетов данных, привязки адресов источника и назначения к каждому пакету, а также правила для маршрутизаторов и тому подобное. Для разных приложений используемые протоколы различны.