درواقع میتوان اینترنت را یک شهر بینهایت بزرگ در نظر گرفت؛ خیابانهایش از فیبر نوری، چراغهای راهنماییاش روترها و پستچیهایش بستههای داده هستند.
اینترنت، بزرگترین اختراع بشر پس از زبان، فاصلهها را با پالسهای نوری پر کرده است. اما برخلاف تصور عامه که آن را ابری اثیری میدانند، اینترنت یکی از ملموسترین ساختههای بشر است.
اما چه طور یک کلیک ساده، موجی از اعداد صفر و یک را از میان کابلهای زیردریا و روترهای بیشمار عبور میدهد تا صفحهای رنگی مقابل چشمانتان ظاهر شود؟ در این مقاله، پرده از راز این شگفتی روزمره برمیداریم.
خرید تجهیزات شبکه
برای خرید آنلاین انواع تجهیزات شبکه از برندهای معتبر با بهترین قیمت و تضمین کیفیت از فروشگاه معتبر نتورک شاپ بازدید نمائید.
فهرست عناوین اصلی
شاید برایتان پیش آمده باشد که هنگام باز کردن یک صفحه وب، از خود بپرسید: «این همه اطلاعات چگونه در کسری از ثانیه از آن سوی دنیا به گوشی یا لپتاپ من میرسد؟» در این مقاله، بدون خستهکنندهترین جزییات، نقشهی گنج این شهر دیجیتال را برایتان باز میکنیم تا دیگر هرگز «اتصال به اینترنت» را ساده نبینید.
_اینترنت چیست؟ شبکهای از شبکهها
اینترنت در سادهترین تعریف، شبکهای از شبکهها است . تصور کنید کامپیوترهای خانه، محل کار، دانشگاه و کافینتها هر کدام یک شبکهی کوچک محلی هستند.
حالا تصور کنید این شبکههای کوچک از طریق شبکههای بزرگتر و ارائهدهندگان خدمات اینترنت (ISP) مانند شرکتهای مخابراتی، به هم متصل شدهاند. اینترنت، حاصل اتصال این میلیونها شبکه در سراسر جهان است.
اینترنت یک زیرساخت فنی عظیم است و وب (World Wide Web) تنها یکی از خدماتی است که روی آن ساخته شده . ایمیل، پیامرسانها و بازیهای آنلاین نیز خدمات دیگری هستند که از همین زیرساخت استفاده میکنند.
_بستر فیزیکی اینترنت: از کابل تا امواج
پیش از هر چیز، اینترنت به یک بستر فیزیکی برای انتقال دادهها نیاز دارد. این زیرساخت را «ستون فقرات» اینترنت مینامند و از کابلهای فیبر نوری، روترها و تجهیزات شبکه تشکیل شده است . اطلاعات در این بستر به صورت اعداد صفر و یک (سیگنالهای دیجیتال) منتقل میشوند. این اعداد میتوانند از طریق:
√ سیگنالهای الکتریکی در کابلهای مسی
√ پالسهای نوری در کابلهای فیبر نوری
√ امواج رادیویی در شبکههای بیسیم (وایفای و دیتای موبایل)
انتقال یابند . شاید جالب باشد بدانید که ارتباطات پرسرعت امروزی اغلب به صورت سریال انجام میشود؛ یعنی دادهها بیت به بیت و پشت سر هم از یک کابل عبور میکنند تا در مسافتهای طولانیتر دقت بیشتری داشته باشند
_بستههای داده: تقسیم و انتقال هوشمندانه
تصور کنید بخواهید یک کتاب ۵۰۰ صفحهای را از طریق یک تکه کاغذ کوچک ارسال کنید! بدیهی است که باید آن را به بخشهای کوچکتر تقسیم کنید. اینترنت نیز برای انتقال کارآمد دادهها، از همین روش استفاده میکند. اطلاعات (مثلاً یک ویدیو یا تصویر) به قطعات کوچک و مجزا به نام بستههای داده (Data Packets) تقسیم میشوند .
هر بسته شامل دو بخش اصلی است:
سرآیند (Header): شامل آدرس مبدأ، آدرس مقصد و شمارهی ترتیب بسته است .
داده (Payload): بخشی از خود اطلاعات اصلی.
هر بسته میتواند مسیری کاملاً متفاوت از بستههای دیگر برای رسیدن به مقصد انتخاب کند. این روش که سوئیچینگ بستهای (Packet Switching) نام دارد، باعث میشود شبکه بسیار کارآمدتر و انعطافپذیرتر عمل کند . در مقصد، کامپیوتر گیرنده بر اساس شمارههای ترتیب، بستهها را دوباره مرتب کرده و اطلاعات اصلی را بازسازی میکند .
_مسیریابی (Routing): نقشهی راه اینترنت
اگر بستههای داده مانند مسافر باشند، روترها (Routers) نقش راهنمایان و تابلوی راهنمای جادهها را ایفا میکنند.
روترها دستگاههای هوشمندی هستند که بستهها را دریافت کرده و با نگاه به آدرس مقصد در سرآیند بسته، تصمیم میگیرند که آن را به کدام روتر بعدی بفرستند تا در نهایت به مقصد برسد .
این فرآیند که مسیریابی نام دارد، با کمک جدولهای مخصوصی به نام جدولهای مسیریابی انجام میشود که توسط پروتکلهای مسیریابی مانند BGP (برای ارتباط بین شبکههای بزرگ) و OSPF (برای شبکههای داخلی) ساخته و بهروز میشوند . هر بسته ممکن است از چندین روتر عبور کند که به هر کدام از این پرشها، هاپ (Hop) گفته میشود .
_شناسایی کامپیوترها: آدرسهای IP و DNS
در شبکهای به این عظمت، هر دستگاه به یک شناسهی یکتا نیاز دارد تا بستهها به درستی به آن تحویل داده شوند. این شناسه، آدرس IP است که چهار عدد بین ۰ تا ۲۵۵ است و با نقطه از هم جدا میشوند (مثلاً 192.0.2.172) . به دلیل افزایش چشمگیر دستگاهها، نسل جدیدی از آدرسها به نام IPv6 نیز به کار گرفته شدهاند .
به خاطر سپردن این آدرسهای عددی برای ما انسانها دشوار است. به همین دلیل، از نامهای دامنه (Domain Names) مانند google.com یا digikala.com استفاده میکنیم.
اما روترها با این نامها کاری ندارند و تنها آدرس IP را میشناسند. اینجاست که سیستم نامگذاری دامنه یا DNS وارد عمل میشود .
سیستم DNS را مانند دفترچه تلفن اینترنت تصور کنید که نامهای دامنه را به آدرسهای IP معادلشان ترجمه میکند تا درخواست شما به مقصد درست هدایت شود .
_زبان مشترک اینترنت: پروتکلهای TCP/IP
دستگاههای متصل به اینترنت برای برقراری ارتباط مؤثر، به یک زبان یا پروتکل مشترک نیاز دارند. مهمترین و اصلیترین مجموعهی پروتکلها TCP/IP نام دارد .
√ پروتکل اینترنت (IP): وظیفهی آدرسدهی و مسیریابی بستهها را بر عهده دارد. این پروتکل، رسیدن مطمئن بستهها را تضمین نمیکند و صرفاً آنها را به سمت مقصد روانه میسازد .
√ پروتکل کنترل انتقال (TCP): این پروتکل لایهی بالاتری است که روی IP سوار میشود. وظیفهی اصلی TCP، اطمینان از دریافت صحیح و کامل دادهها در مقصد است . اگر بستهای در مسیر گم شود، TCP آن را شناسایی کرده و دوباره درخواست ارسال میدهد.
همچنین ترتیب رسیدن بستهها را در سمت گیرنده کنترل میکند تا اطلاعات به صورت صحیح بازسازی شوند . به همین دلیل است که وقتی فایلی دانلود میکنید، آن فایل بدون نقص به دستتان میرسد.
_معماری لایهای: قدرت تفکیک و سادگی
رمز موفقیت اینترنت، طراحی لایهای آن است. مسئلهی پیچیدهی ارتباط، به لایههای مجزا و مستقل تقسیم شده که هرکدام وظیفهی مشخصی را انجام میدهند و لایههای بالاتر از جزئیات لایههای پایینتر بیخبرند . مدل مرجع ۵ لایهای به این شرح است :
√ لایهی فیزیکی (Physical Layer): انتقال بیتهای خام داده از طریق کابل یا امواج .
√ لایهی پیوند داده (Data-Link Layer): انتقال داده بین دو دستگاه در یک شبکهی محلی (مثل اترنت یا وایفای) با استفاده از آدرسهای MAC .
√ لایهی شبکه (Network Layer): وظیفهی مسیریابی بستهها بین شبکههای مختلف با استفاده از آدرسهای IP .
√ لایهی انتقال (Transport Layer): ایجاد ارتباط مطمئن و مرتب بین دو برنامه در دو دستگاه با استفاده از پروتکلهایی مثل TCP و UDP .
√ لایهی کاربرد (Application Layer): جایی که برنامههای کاربردی مانند مرورگر وب (با پروتکل HTTP) و ایمیل (با پروتکل SMTP) با یکدیگر ارتباط برقرار میکنند .
این کار باعث میشود که توسعهدهندگان نرمافزار، بدون نگرانی از پیچیدگیهای مسیریابی یا انتقال فیزیکی، بتوانند روی بهبود لایهی کاربرد خود تمرکز کنند .
_یک مثال عینی: وقتی یک وبسایت را باز میکنید
حالا بیایید همهی این مفاهیم را با هم مرور کنیم. چه اتفاقی میافتد وقتی آدرس www.networkshop.ir را در مرورگر خود تایپ میکنید؟
1_ درخواست به DNS: مرورگر شما آدرس را به سرور DNS ارسال میکند تا آدرس IP معادل آن را پیدا کند .
2_ ایجاد اتصال: مرورگر با استفاده از پروتکل TCP، یک ارتباط با سرور وبسایت (که اکنون آدرس IP آن را میداند) برقرار میکند. این ارتباط معمولاً روی پورت ۸۰ (برای HTTP) یا پورت ۴۴۳ (برای HTTPS امن) انجام میشود .
3_ ارسال درخواست: مرورگر یک درخواست GET از طریق پروتکل HTTP برای دریافت صفحه ارسال میکند .
4_ تقسیم به بسته: این درخواست در لایهی انتقال به بستههای کوچک TCP تقسیم و به هر کدام یک آدرس IP مقصد اضافه میشود .
5_ مسیریابی بستهها: هر بسته از روترهای مختلفی عبور میکند تا به سرور اصلی برسد. هر روتر بر اساس آدرس IP، بهترین مسیر را برای بسته انتخاب میکند .
6_ پاسخ سرور: سرور صفحهی درخواستی را تولید کرده و به همین روش، بستههای حاوی دادههای صفحه (HTML، CSS، تصاویر) را برای شما ارسال میکند.
7_ بازسازی و نمایش: مرورگر شما بستههای دریافتشده را بر اساس شمارهی ترتیب، کنار هم قرار داده و کدهای HTML را پردازش کرده و صفحهی وب را به شما نمایش میدهد .
_سخن پایانی
اینترنت، این شاهکار مهندسی، بر پایهی اصولی ساده اما قدرتمند بنا شده است: تقسیم دادهها به بستههای کوچک، مسیریابی هوشمندانه، آدرسدهی یکتا، پروتکلهای مشترک و معماری لایهای.
این ساختار منعطف و مقیاسپذیر امکان دادهرسانی در مقیاس جهانی را برای میلیاردها کاربر فراهم ساخته و به بستری برای نوآوریهای آینده مانند هوش مصنوعی و اینترنت اشیا تبدیل شده است .
تفاوت اینترنت و وب (World Wide Web) چیست؟
اینترنت زیرساخت فیزیکی و جادههاست، اما وب یکی از خودروهایی است که روی آن جاده حرکت میکند (سرویسهایی مثل سایتها و مرورگرها).
چرا دادهها را بستهبندی میفرستند؟
برای افزایش سرعت، کاهش ترافیک و امکان ارسال از مسیرهای مختلف. اگر یک مسیر خراب شود، بقیهی بستهها از راه دیگر میرسند.
چرا به جای IP از نامهای وبسایت استفاده میکنیم؟
چون به خاطر سپردن 142.250.185.46 سخت است، اما google.com بسیار راحتتر است!
TCP و IP چه فرقی با هم دارند؟
IP کار مسیریابی و آدرسدهی را انجام میدهد، اما TCP تضمین میکند که همهی بستهها بدون نقص و به ترتیب به مقصد برسند.
آیا تمام بستههای داده از یک مسیر میرسند؟
نه! در روش «سوئیچینگ بستهای»، هر بسته میتواند مسیری کاملاً متفاوت از بقیه انتخاب کند تا شبکه شلوغ نشود.
در ارتباط باشید