Щоб відкрити сайт, надіслати повідомлення або приєднатися до відеозустрічі, ваш пристрій обмінюється даними з іншими комп’ютерами.
Частину потрібних даних пристрій може взяти з кешу — тимчасового локального сховища. Решту він отримує через мережу: із сервера у вашому місті або за тисячі кілометрів. Такий обмін забезпечують кабелі, маршрутизатори, сервери та програми.
У цій статті пояснимо, що таке інтернет, як він організований, де зберігаються дані та що відбувається, коли ви відкриваєте сайт.
Що таке інтернет простими словами
Інтернет — це глобальна система взаємопов’язаних комп’ютерних мереж, які обмінюються даними за спільними правилами. До неї входять мережі провайдерів, компаній, університетів, державних установ та інших організацій. Через них взаємодіють комп’ютери, смартфони, сервери й інші пристрої.
Щоб зрозуміти як це відбувається, почнемо з домашньої або офісної мережі. Ноутбук, телефон і принтер можуть бути під’єднані до одного роутера. Разом вони утворюють локальну мережу, у межах якої можна, наприклад, надсилати документи на друк.
Коли роутер під’єднаний до провайдера, пристрої отримують можливість обмінюватися даними з іншими мережами. Провайдер, своєю чергою, має з’єднання з іншими операторами та мережами онлайн-сервісів. Так окремі мережі стають частиною глобальної системи.
Обмін даними таким чином можливий завдяки мережевим протоколам — узгодженим правилам, які визначають, як оформлювати, адресувати, передавати й обробляти дані. Завдяки їм пристрої різних виробників і з різними операційними системами можуть працювати разом.
Кожен протокол виконує своє завдання. IP відповідає за адресацію та передачу пакетів даних між мережами. TCP забезпечує їхню надійну доставку:
- контролює отримання;
- відновлює правильну послідовність;
- організовує повторну передачу втрачених частин.
DNS допомагає знаходити IP-адреси за назвами сайтів. HTTP визначає, як браузер і вебсервер обмінюються запитами та відповідями, а HTTPS забезпечує такий обмін із шифруванням.
Ці протоколи доповнюють один одного, виконуючи різні завдання під час обміну даними.
Як інтернет облаштовують на фізичному рівні
Щоб пристрої могли обмінюватися даними, між ними потрібне фізичне з’єднання. Воно може проходити через кабелі або бездротові канали.
В оптоволокні інформація передається за допомогою світла, у мідних кабелях — електричних сигналів, а в бездротових мережах — радіохвиль. Детальніше про особливості оптоволоконного інтернету розповідаємо в окремій статті.
На різних ділянках одного шляху ці способи можуть поєднуватися. Наприклад, коли ви відкриваєте сайт на ноутбуці через Wi-Fi, спочатку дані передаються радіохвилями до роутера. Далі вони потрапляють у мережу провайдера — зазвичай уже через кабельне підключення.
Щоб спрямовувати дані далі, у мережі працює спеціальне обладнання. Комутатори з’єднують пристрої всередині локальної мережі, наприклад, комп’ютери та сервери в офісі.
Маршрутизатори забезпечують передачу між різними мережами. Вони аналізують адресу призначення й визначають, через яке з’єднання переслати дані. Домашній роутер також виконує цю функцію, з’єднуючи вашу локальну мережу з мережею провайдера.
Подальший шлях залежить від того, де розташований потрібний сервер. Якщо він доступний у мережі вашого провайдера, дані можуть залишитися в її межах.
Якщо сервер розташований за кордоном, шлях може проходити через мережі інших операторів і міжнародні магістралі. Такі шляхи з’єднують міста, країни та континенти, а їхні оптоволоконні кабелі прокладені суходолом і дном морів та океанів.
Один із прикладів — Pacific Crossing-1, що з’єднує США та Японію. Загальна довжина цієї кільцевої кабельної системи становить близько 21 тисячі кілометрів. Вона складається з кількох ділянок і має декілька точок виходу на берег.
Водночас початкова ділянка шляху може відрізнятися залежно від пристрою та під’єднання. У мобільній мережі смартфон передає дані радіохвилями до базової станції, яка підключена до інфраструктури оператора.
За супутникового доступу користувацький термінал обмінюється сигналами із супутником, а зв’язок з іншими мережами забезпечує наземна інфраструктура системи. Далі дані також проходять через мережеве обладнання та канали зв’язку до потрібного сервера.
Де зберігаються сайти, відео та файли
За роботою онлайн-сервісів стоять сервери — комп’ютерні системи та програми, які приймають запити, обробляють їх і повертають відповіді. Одні зберігають файли, інші працюють із базами даних, перевіряють облікові записи або виконують обчислення.
Сервером може бути фізичний комп’ютер або віртуальне середовище, створене за допомогою спеціального програмного забезпечення.
Значну частину обладнання розміщують у датацентрах — спеціалізованих приміщеннях із системами електроживлення, охолодження, фізичного захисту та мережевими підключеннями. Ця інфраструктура забезпечує умови для безперервної роботи серверів.
Хмарні сервіси також використовують фізичне обладнання. Коли ви завантажуєте документ у хмарне сховище, він потрапляє на накопичувачі в центр обробки даних. Хмарна платформа керує цими ресурсами та надає до них доступ через мережу.
Як дані знаходять потрібний пристрій
Щоб передати дані з одного пристрою на інший, мережевому обладнанню потрібна адреса призначення. Цю роль виконують IP-адреси, які ми вже згадували вище.
Дані передаються невеликими частинами — пакетами, кожен із яких містить адресу отримувача. Маршрутизатори перевіряють її за своїми таблицями маршрутизації та визначають, куди переслати пакет далі.
Так дані послідовно проходять через мережі до потрібного пристрою. Кожен маршрутизатор визначає наступний крок без потреби знати весь шлях наперед.
Формат адрес залежить від версії інтернет-протоколу. Зараз використовують дві версії:
- IPv4 — адреси на зразок 192.168.1.1, записані як чотири числа від 0 до 255;
- IPv6 — адреси на зразок 2001:db8:1234:5678:90ab:cdef:1234:5678. У повному записі вони складаються з восьми груп, розділених двокрапками, із цифрами від 0 до 9 та літерами від a до f.
IPv4 передбачає приблизно 4,3 мільярда адрес. Проте із розширенням інтернету цього стало недостатньо, тому розробили IPv6 зі значно більшим адресним простором. Перехід на IPv6 відбувається поступово, тому обидві версії працюють паралельно.
Що відбувається, коли ви відкриваєте сайт
Коли ви відкриваєте браузер і вводите адресу сайту, починається обмін даними між вашим пристроєм і сервером. Розглянемо його на прикладі сторінки зі статтею.
- Браузер дізнається, куди надіслати запит. За допомогою DNS він знаходить IP-адресу, яка відповідає введеній назві сайту. Якщо ця інформація вже збережена на пристрої, її можна використати повторно.
- Браузер звертається до сервера. Він встановлює з’єднання та надсилає запит на потрібну сторінку. Цей запит проходить через мережу вашого провайдера й за потреби — через мережі інших операторів.
- Сервер готує відповідь. Він знаходить потрібну сторінку або формує її, наприклад, отримує текст статті з бази даних. Потім надсилає відповідь назад на ваш пристрій.
- Браузер відображає сторінку. Він обробляє отримані дані та за потреби додатково завантажує зображення, шрифти й інші складові. У результаті ви бачите оформлену статтю, яку можна читати та гортати.
Надійну доставку даних під час такого обміну забезпечують транспортні протоколи, зокрема TCP.
Окремо працює захист з’єднання. Якщо адреса сайту починається з https://, дані між браузером і сервером передаються із шифруванням. Це захищає їхній вміст від читання та непомітної зміни під час передачі.
Від чого залежать швидкість інтернету
У тарифах провайдерів зазвичай вказують пропускну здатність підключення — скільки даних канал може передати за секунду.
Чим вона вища, тим більше даних можна передавати за той самий час. Це особливо важливо, коли ви завантажуєте великі файли або одним підключенням одночасно користуються багато людей.
Проте швидкість завантаження файлів не повністю описує якість зв’язку. Для відеодзвінків, онлайн-ігор і роботи з віддаленими системами також важлива затримка — час, за який дані проходять між пристроєм та сервером. Якщо вона велика, відповідь на вашу дію надходить із запізненням навіть за високої пропускної здатності.
Одна з причин затримки — відстань до сервера. Даним потрібен час, щоб подолати шлях мережею. Тому, щоб наблизити їх до користувачів, онлайн-сервіси використовують CDN — мережі доставки контенту.
Вони зберігають копії зображень, відео та інших файлів на серверах у різних регіонах. Завдяки цьому контент може надходити з ближчого сервера, що допомагає скоротити час завантаження.
Крім швидкості обміну, важливо, щоб сам зв’язок залишався доступним. Для цього оператори передбачають резервні з’єднання та маршрути.
Якщо кабель пошкоджено або обладнання вийшло з ладу, трафік може пройти іншим шляхом. Наскільки швидко відбудеться перемикання та чи помітить користувач перерву залежить від побудови й налаштувань мережі.
Чим інтернет відрізняється від World Wide Web
Тепер розберемося з термінами, які доволі часто плутають: веб та інтернет. Перший походить від World Wide Web — системи пов’язаних між собою вебсторінок і ресурсів, доступ до яких ми зазвичай отримуємо через браузер. Веб працює за допомогою інтернету й використовує його для передачі даних.
Водночас можливості самого інтернету ширші. Через нього також працюють електронна пошта, голосові дзвінки, онлайн-ігри, передача файлів і віддалений доступ до обладнання.
Хоча частина цих сервісів має вебверсії. Наприклад, пошту можна відкрити в браузері або користуватися нею через окрему програму.
Отже, інтернет забезпечує зв’язок між мережами, а веб — один зі способів використовувати цей зв’язок.
Як змінюються можливості інтернету
Інтернетом можна користуватися по-різному: читати новини, публікувати власні матеріали, працювати над спільним документом або керувати обладнанням дистанційно.
Ці можливості з’являлися поступово, у міру розвитку технологій і сервісів. Частину цих змін описують через умовні етапи розвитку вебу — Web 1.0, Web 2.0 та Web 3.0.
Web 1.0 пов’язують із раннім вебом 1990-х років. Тоді багато сайтів нагадували електронні довідники або журнали. Власник розміщував матеріали, а відвідувачі переважно лише читали їх і переходили за посиланнями. Можливості публікувати власний контент безпосередньо на таких сайтах були обмеженими.
Із поширенням Web 2.0 користувачі отримали більше інструментів для участі. Щоб опублікувати допис, уже не потрібно було створювати власний сайт — достатньо зареєструватися на платформі.
Блоги, соціальні мережі та відеохостинги дали змогу публікувати й обговорювати матеріали, а вікі — спільно створювати та редагувати їх. Так сформувалося звичне нам інтернет-середовище з дописами, коментарями, відгуками та відео користувачів.
Назва Web 3.0 описує кілька ідей подальшого розвитку вебу. Одна з них — організовувати дані так, щоб програми могли краще визначати зв’язки між ними. Наприклад, розрізняти місто, людину й компанію з однаковою назвою. Цей підхід називають семантичним вебом.
Інша концепція, відома як Web3, пов’язана з децентралізованими сервісами на основі блокчейну.
Єдиного визначення Web 3.0 немає, тому говорити про нього як про завершений етап розвитку вебу поки складно.
До речі, про появу перших мереж і технологій, які зробили цей розвиток можливим, читайте у статті про історію інтернету.
Водночас інтернет дедалі ширше використовують самі пристрої. Лічильник передає показники постачальнику, сенсор на складі повідомляє про зміну температури, а система розумного будинку дозволяє дистанційно керувати опаленням.
Такі підключені пристрої належать до інтернету речей — IoT. Вони можуть автоматично обмінюватися даними й виконувати задані дії. Все це працює завдяки описаному вище принципу роботи інтернету — з’єднанню між мережами та передачі даних за узгодженими правилами.
Висновок
Робота інтернету складається з багатьох взаємопов’язаних процесів. Провайдери з’єднують мережі, DNS допомагає знаходити потрібні адреси, маршрутизатори пересилають пакети, а сервери обробляють запити та повертають відповіді.
Коли ця система працює узгоджено, ми можемо за частки секунди отримувати інформацію з іншого міста чи континенту. Якість такого зв’язку залежить від усього шляху даних — від локального підключення до інфраструктури сервісу, яким користуємося.
До речі, якщо підбираєте інтернет для бізнесу, фахівці GigaTrans допоможуть визначити потрібну пропускну здатність і варіанти резервування.