Come funziona Internet? Come lavora?

2024 Autore: Angel Austin | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-17 05:31

Come funziona Internet? Buona domanda! La sua crescita è esplosa e i siti.com sono costantemente presenti in TV, radio e riviste. Poiché è diventato una parte significativa della nostra vita, è necessario comprenderlo bene per utilizzare questo strumento nel modo più efficace. Questo articolo spiega i concetti e i tipi di Internet, la sua infrastruttura di base e le tecnologie che lo rendono possibile.

Rete globale

Internet è generalmente definito come segue. È una rete globale di risorse informatiche collegate da linee di comunicazione ad alte prestazioni e uno spazio di indirizzi comune. Pertanto, ogni dispositivo ad esso collegato deve avere un ID univoco. Come è organizzato l'indirizzo IP di un computer? Gli indirizzi Internet IPv4 sono scritti nella forma nnn.nnn.nnn.nnn, dove nnn è un numero compreso tra 0 e 255. L'abbreviazione IP sta per Internetworking Protocol. Questo è uno dei concetti base di Internet, ma ne parleremo più avanti. Ad esempio, un computer hal'id è 1.2.3.4 e l' altro è 5.6.7.8.

Se ti connetti a Internet tramite un ISP, all'utente viene solitamente assegnato un indirizzo IP temporaneo per la durata della sessione di accesso remoto. Se la connessione viene effettuata da una rete locale (LAN), il computer può avere un ID permanente o un ID temporaneo fornito da un server DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol). In ogni caso, se il PC è connesso a Internet, ha un indirizzo IP univoco.

Programma ping

Se stai usando il sistema operativo Microsoft Windows o una delle versioni di Unix, c'è un pratico programma che ti permette di controllare la tua connessione a Internet. Si chiama ping, probabilmente dal suono che facevano i vecchi sonar dei sottomarini. Se utilizzi Windows, devi avviare una finestra del prompt dei comandi. Nel caso di un sistema operativo che è una varietà di Unix, dovresti andare alla riga di comando. Se si digita, ad esempio, ping www.yahoo.com, il programma invierà un messaggio di richiesta eco ICMP (Internet Control Message Protocol) al computer specificato. La macchina interrogata risponderà. Il programma ping conta il tempo necessario per restituire una risposta (se lo fa). Inoltre, se inserisci un nome di dominio (ad esempio, www.yahoo.com), l'utilità visualizzerà l'indirizzo IP del computer.

Pacchetti di protocollo

Quindi, il computer è connesso alla rete e ha un indirizzo univoco. Per chiarire ai "manichini" come funziona Internet, è necessario capire come funziona un PC"parla" con altre macchine. Supponiamo che l'indirizzo IP del dispositivo dell'utente sia 1.2.3.4 e desideri inviare un messaggio "Ciao, computer 5.6.7.8!" alla macchina con l'indirizzo 5.6.7.8. Ovviamente, il messaggio deve essere trasmesso su qualsiasi canale che colleghi il PC dell'utente a Internet. Diciamo che un messaggio viene inviato per telefono. È necessario convertire il testo in segnali elettronici, trasmetterli e quindi ripresentarli come testo. Come si ottiene ciò? Attraverso l'uso di un pacchetto di protocollo. È necessario che ogni computer comunichi sulla rete globale e di solito è integrato nel sistema operativo. Il pacchetto si chiama TCP/IP per via dei 2 principali protocolli di comunicazione utilizzati al suo interno. La gerarchia TCP/IP è la seguente:

• Strato di applicazione. Utilizza protocolli specifici per WWW, e-mail, FTP, ecc.
• Livello del protocollo di controllo della trasmissione. TCP indirizza i pacchetti a programmi specifici utilizzando un numero di porta.
• Livello protocollo Internet. IP indirizza i pacchetti a un computer specifico utilizzando un indirizzo IP.
• Livello hardware. Converte i dati binari in segnali di rete e viceversa (ad esempio, scheda di rete Ethernet, modem, ecc.).

Se segui il percorso di "Ciao, computer 5.6.7.8!" Qualcosa del genere accadrà:

1. L'elaborazione del messaggio inizia dal protocollo di livello superiore e prosegue verso il basso.
2. Se il messaggio inviato è lungo, ogni livello attraverso il quale essopassaggi, può suddividerlo in frammenti di dati più piccoli. Questo perché le informazioni inviate su Internet (e sulla maggior parte delle reti di computer) sono in parti gestibili chiamate pacchetti.
3. I pacchetti vengono inviati al livello di trasporto per l'elaborazione. A ciascuno viene assegnato un numero di porta. Molti programmi sono in grado di utilizzare il pacchetto del protocollo TCP/IP e di inviare messaggi. Devi sapere quale sul computer di destinazione dovrebbe ricevere il messaggio perché sarà in ascolto su una porta specifica.
4. Inoltre, i pacchetti passano al livello IP. Qui ognuno di loro riceve un indirizzo di destinazione (5.6.7.8).
5. Ora che i pacchetti di messaggi hanno un numero di porta e un indirizzo IP, sono pronti per essere inviati su Internet. Il livello hardware fa in modo che i pacchetti contenenti il testo del messaggio vengano convertiti in segnali elettronici e trasmessi sulla linea di comunicazione.
6. All' altra estremità, l'ISP ha una connessione diretta a Internet. Il router controlla l'indirizzo di destinazione di ogni pacchetto e determina dove inviarlo. Spesso la tappa successiva è un altro router.
7. Alla fine, i pacchetti raggiungono il computer 5.6.7.8. Qui, la loro elaborazione inizia dai protocolli di livello inferiore e sale verso l' alto.
8. Quando i pacchetti attraversano livelli più alti di TCP/IP, rimuovono tutte le informazioni di instradamento aggiunte dal computer di invio (come indirizzo IP e numero di porta).
9. Quando un messaggio raggiunge il protocollo del livello superiore, i pacchetti vengono riassemblati nella loro forma originale.

Internet da casa

Quindi tutto quanto sopra spiega come i pacchetti si spostano da un computer all' altro attraverso la WAN. Ma cosa succede nel mezzo? Come funziona davvero Internet?

Si consideri una connessione fisica tramite la rete telefonica a un fornitore di servizi di telecomunicazione. Ciò richiede alcune spiegazioni su come funziona un ISP. Il fornitore di servizi imposta un pool di modem per i suoi clienti. Di solito è collegato a un computer dedicato che controlla la direzione del flusso di dati dal modem alla dorsale Internet oa un router dedicato. Questa configurazione può essere definita port server perché gestisce l'accesso alla rete. Raccoglie anche informazioni sul tempo di utilizzo, nonché sulla quantità di dati inviati e ricevuti.

Dopo che i pacchetti sono passati attraverso la rete telefonica e l'apparecchiatura locale del provider, vengono inviati alla dorsale del provider o alla parte della sua larghezza di banda da lui noleggiata. Da qui, i dati di solito passano attraverso diversi router e reti backbone, linee dedicate, ecc., finché non trovano la loro destinazione: un computer con l'indirizzo 5.6.7.8. Ecco come funziona Internet da casa. Ma sarebbe male se l'utente conoscesse l'esatto percorso dei suoi pacchetti attraverso la rete globale? È possibile.

Tracciamento

Quando ci si connette a Internet da un computer che esegue Microsoft Windows o una variante di Unix, un altro pratico programma torna utile. Si chiama Traceroute e indica il percorso chei pacchetti passano, raggiungendo un indirizzo IP specifico. Come ping, deve essere eseguito dalla riga di comando. Su Windows, usa il comando tracert www.yahoo.com e su Unix, traceroute www.yahoo.com. Come il ping, l'utilità ti consente di inserire indirizzi IP anziché nomi di dominio. Traceroute stamperà un elenco di tutti i router, computer e altre entità Internet che i pacchetti devono attraversare per raggiungere la loro destinazione.

Infrastrutture

Come è tecnicamente organizzata la dorsale di Internet? È costituito da molte grandi reti collegate tra loro. Queste reti di grandi dimensioni sono note come provider di servizi di rete o NSP. Esempi sono UUNet, IBM, CerfNet, BBN Planet, PSINet, SprintNet, ecc. Queste reti comunicano tra loro per scambiare traffico. Ciascun NSP richiede una connessione a tre punti di accesso alla rete (NAP). In essi, il traffico dei pacchetti può spostarsi da una rete backbone all' altra. Gli NSP sono anche collegati tramite le stazioni di routing MAE della città. Questi ultimi svolgono lo stesso ruolo di NAP, ma sono di proprietà privata. I NAP sono stati originariamente utilizzati per connettersi alla rete globale. Sia MAE che NAP sono indicati come Internet Exchange Point o IX. I provider di rete vendono anche la larghezza di banda a piccole reti come gli ISP.

L'infrastruttura sottostante dell'NSP stesso è uno schema complesso. La maggior parte dei provider di rete pubblica mappe dell'infrastruttura di rete sui propri siti Web, che possono essere facilmente trovate. Rappresentare realisticamente comeInternet è configurato, sarebbe quasi impossibile a causa delle sue dimensioni, complessità e struttura in continua evoluzione.

Gerarchia di instradamento

Per capire come funziona Internet, devi capire come i pacchetti trovano il percorso giusto attraverso la rete. Ogni PC connesso alla rete sa dove si trovano gli altri PC? O i pacchetti sono solo "tradotti" su ogni macchina su Internet? La risposta a entrambe le domande è negativa. Nessuno sa dove siano gli altri computer e i pacchetti non vengono inviati a tutte le macchine contemporaneamente. Le informazioni utilizzate per fornire i dati alle sue destinazioni sono contenute in tabelle memorizzate su ciascun router connesso alla rete, un altro concetto di Internet.

I router sono switch di pacchetto. Di solito si connettono tra le reti per inoltrare i pacchetti tra di loro. Ogni router conosce le proprie sottoreti e quali indirizzi utilizzano. Il dispositivo, di regola, non conosce gli indirizzi IP del livello "superiore". I trunk NSP di grandi dimensioni sono collegati tramite NAP. Servono diverse sottoreti e quelle servono anche più sottoreti. In fondo ci sono le reti locali con i computer collegati.

Quando un pacchetto arriva a un router, quest'ultimo controlla l'indirizzo IP posizionato lì dal livello del protocollo IP sulla macchina di origine. Quindi viene controllata la tabella di routing. Se viene trovata la rete contenente l'indirizzo IP, il pacchetto viene inviato lì. In caso contrario, segue il percorso predefinito, di solito al router successivo nella gerarchia di rete. Con la speranza che sappia dove spedire il pacco. Se ciò non accade, i dati saliranno fino a raggiungere la dorsale NSP. I router a monte contengono le tabelle di routing più grandi ed è qui che il pacchetto verrà inviato alla dorsale corretta dove inizierà il suo viaggio "verso il basso".

Nomi di dominio e risoluzione degli indirizzi

E se non conoscessi l'indirizzo IP del computer a cui vuoi connetterti? Cosa succede se hai bisogno di accedere a un server web chiamato www.anothercomputer.com? Come fa il browser a sapere dove si trova questo computer? La risposta a tutte queste domande è DNS Domain Name Service. Questo concetto di Internet si riferisce a un database distribuito che tiene traccia dei nomi dei computer e dei loro indirizzi IP corrispondenti.

Molte macchine sono collegate al database DNS e al software che ti consente di accedervi. Queste macchine sono conosciute come server DNS. Non contengono l'intero database, ma solo un sottoinsieme di esso. Se il server DNS non dispone del nome di dominio richiesto da un altro computer, lo reindirizza a un altro server.

Il Domain Name Service è strutturato come una gerarchia simile a quella dell'instradamento IP. Il computer che richiede la risoluzione del nome verrà reindirizzato "in alto" nella gerarchia finché non viene trovato un server DNS in grado di risolvere il nome di dominio nella richiesta.

Quando viene configurata una connessione Internet (ad esempio, su una rete locale o tramite una connessione remota su Windows), durante l'installazione vengono generalmente specificati i server DNS primari e uno o più secondari. Così,tutte le applicazioni che richiedono la risoluzione del nome di dominio saranno in grado di funzionare normalmente. Ad esempio, quando si inserisce un nome di dominio in un browser, quest'ultimo si connette al server DNS primario. Dopo aver ottenuto l'indirizzo IP, l'applicazione si connetterà al computer di destinazione e richiederà la pagina Web desiderata.

Panoramica dei protocolli Internet

Come notato in precedenza nella sezione su TCP/IP, ci sono molti protocolli utilizzati nella WAN. Questi includono TCP, IP, routing, controllo dell'accesso ai media, livello dell'applicazione e così via. Le sezioni seguenti descrivono alcuni dei protocolli più importanti e comunemente usati. Questo ti permetterà di capire meglio come è organizzata Internet e come funziona. I protocolli sono discussi in ordine decrescente di livello.

HTTP e World Wide Web

Uno dei servizi più utilizzati su Internet è il World Wide Web (WWW). Il protocollo del livello applicativo che abilita la WAN è l'Hypertext Transfer Protocol, o HTTP. Non deve essere confuso con il linguaggio di markup dell'ipertesto HTML utilizzato per scrivere pagine web. HTTP è il protocollo utilizzato da browser e server per comunicare tra loro. È un protocollo a livello di applicazione perché viene utilizzato da alcuni programmi per comunicare tra loro. In questo caso, si tratta di browser e server.

HTTP è un protocollo senza connessione. I client (browser) inviano richieste ai server per elementi web come pagine e immagini. Dopo il loro servizio, la connessionespegne. Per ogni richiesta è necessario ristabilire la connessione.

La maggior parte dei protocolli sono orientati alla connessione. Ciò significa che i computer che comunicano tra loro comunicano tramite Internet. Tuttavia, HTTP non lo è. Prima che un client possa effettuare una richiesta HTTP, il server deve stabilire una nuova connessione.

Per capire come funziona Internet, devi sapere cosa succede quando digiti un URL in un browser web:

1. Se l'URL contiene un nome di dominio, il browser si connette prima al server dei nomi di dominio e ottiene l'indirizzo IP corrispondente.
2. Il browser si connette quindi al server e invia una richiesta HTTP per la pagina desiderata.
3. Il server riceve la richiesta e controlla la pagina corretta. Se esiste, invialo. Se il server non riesce a trovare la pagina richiesta, invia un messaggio di errore HTTP 404. (404 sta per Pagina non trovata, come probabilmente sa chiunque abbia navigato in siti web).
4. Il browser riceve quanto richiesto e la connessione viene chiusa.
5. Il browser quindi analizza la pagina e cerca altri elementi necessari per completarla. Di solito si tratta di immagini, applet, ecc.
6. Per ogni elemento, il browser effettua connessioni aggiuntive e richieste HTTP al server.
7. Al termine del caricamento di tutte le immagini, applet, ecc., la pagina verrà caricata completamente nella finestra del browser.

Utilizzo del client Telnet

Telnet è un servizio di terminale remoto utilizzato su Internet. Il suo utilizzo è diminuito, ma è uno strumento utile per esplorare la rete globale. Su Windows, il programma si trova nella directory di sistema. Dopo averlo avviato, devi aprire il menu "Terminale" e selezionare Local Echo nella finestra delle impostazioni. Ciò significa che puoi vedere la tua richiesta HTTP mentre la inserisci.

Nel menu "Connessione", seleziona la voce "Sistema remoto". Quindi, inserisci www.google.com per il nome host e 80 per la porta. Per impostazione predefinita, il server Web è in ascolto su questa porta. Dopo aver fatto clic su Connetti, devi inserire GET/HTTP/1.0 e premere Invio due volte.

Questa è una semplice richiesta HTTP a un server web per ottenere la sua pagina principale. L'utente dovrebbe dargli un'occhiata e quindi apparirà una finestra di dialogo che indica che la connessione è stata persa. Se vuoi salvare la pagina recuperata, devi abilitare la registrazione. È quindi possibile visualizzare la pagina Web e l'HTML utilizzato per crearla.

La maggior parte dei protocolli Internet che definiscono il funzionamento di Internet sono descritti in documenti noti come Request For Comments o RFC. Si possono trovare su Internet. Ad esempio, la versione HTTP 1.0 è descritta in RFC 1945.

Protocolli applicativi: SMTP ed e-mail

Un altro servizio Internet ampiamente utilizzato è la posta elettronica. Utilizza un protocollo a livello di applicazione chiamato Simple Mail Transfer Protocol o SMTP. Questo è anche un protocollo di testo, ma a differenza di HTTP, SMTP è orientato alla connessione. Inoltre, è anche più complesso di HTTP. Ci sono più comandi e aspetti in SMTP che in

Quando si apre il client di posta per la letturai messaggi di posta elettronica di solito sono così:

1. Il client di posta (Lotus Notes, Microsoft Outlook, ecc.) apre una connessione al server di posta predefinito, il cui indirizzo IP o nome di dominio viene solitamente configurato durante l'installazione.
2. Il server di posta invia sempre il primo messaggio per identificarsi.
3. Il client invia un comando SMTP HELO, al quale riceve una risposta 250 OK.
4. A seconda che il client stia controllando o inviando posta, ecc., i comandi SMTP appropriati vengono inviati al server in modo che possa rispondere di conseguenza.

Questa transazione di richiesta/risposta continuerà fino a quando il client non invia un comando QUIT. Il server quindi saluta e la connessione verrà chiusa.

Protocollo di controllo della trasmissione

Sotto il livello dell'applicazione nello stack del protocollo c'è il livello TCP. Quando i programmi aprono una connessione a un altro computer, i messaggi che inviano vengono passati allo stack al livello TCP. Quest'ultimo è responsabile dell'instradamento dei protocolli applicativi al software appropriato sul computer di destinazione. Per questo vengono utilizzati i numeri di porta. Le porte possono essere considerate come canali separati su ciascun computer. Ad esempio, durante la lettura della posta elettronica, è possibile navigare sul Web contemporaneamente. Ciò è dovuto al fatto che il browser e il client di posta utilizzano numeri di porta diversi. Quando un pacchetto arriva a un computer e si fa strada nello stack del protocollo, il livello TCP determina su quale programma riceve il pacchettonumero di porta.

I numeri di porta per alcuni dei servizi Internet più comunemente utilizzati sono elencati di seguito:

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

Protocollo di trasporto

Il TCP funziona in questo modo:

• Quando il livello TCP riceve i dati del protocollo del livello dell'applicazione, li divide in "blocchi" gestibili e quindi aggiunge un'intestazione a ciascuno di essi con informazioni sul numero di porta a cui devono essere inviati i dati.
• Quando il livello TCP riceve un pacchetto da un livello IP inferiore, i dati di intestazione vengono rimossi dal pacchetto. Se necessario, possono essere ripristinati. I dati vengono quindi inviati all'applicazione richiesta in base al numero di porta.

Questo è il modo in cui i messaggi risalgono lo stack del protocollo fino all'indirizzo corretto.

TCP non è un protocollo basato su testo. È un servizio di trasferimento di byte affidabile e orientato alla connessione. Orientato alla connessione significa che due applicazioni che utilizzano TCP devono stabilire una connessione prima di scambiare dati. Il protocollo di trasporto è affidabile perché per ogni pacchetto ricevuto viene inviata una conferma al mittente per confermare la consegna. L'intestazione TCP include anche un checksum per verificare la presenza di errori nei dati ricevuti.

Non c'è spazio per un indirizzo IP nell'intestazione del protocollo di trasporto. Ciò è dovuto al fatto che il suo compito è fornire una ricezione affidabile dei dati del livello dell'applicazione. L'attività di trasferimento dei dati tra computer viene eseguita da IP.

Protocollo Internet

BA differenza di TCP, IP è un protocollo inaffidabile e senza connessione. All'IP non importa se il pacchetto arriva a destinazione o meno. L'IP non è inoltre a conoscenza delle connessioni e dei numeri di porta. Il lavoro IP consiste nell'inviare dati ad altri computer. I pacchetti sono entità indipendenti e possono arrivare fuori servizio o non raggiungere affatto la loro destinazione. Il compito di TCP è assicurarsi che i dati siano ricevuti e localizzati correttamente. L'unica cosa che IP ha in comune con TCP è il modo in cui riceve i dati e aggiunge le proprie informazioni di intestazione IP ai dati TCP.

I dati del livello dell'applicazione vengono segmentati al livello del protocollo di trasporto e aggiunti con un'intestazione TCP. Successivamente, il pacchetto viene formato a livello IP, viene aggiunta un'intestazione IP e quindi viene trasmesso sulla rete globale.

Come funziona Internet: libri

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Conclusione

Ora dovrebbe essere chiaro come funziona Internet. Ma quanto tempo resterà così? La versione 4 di IP utilizzata in precedenza, che consentiva solo 2³² indirizzi, è stata sostituita da IPv6 con 2^{128 indirizzi teoricamente possibili. Internet ha fatto molta strada sin dal suo inizio come progetto di ricerca del Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti. Nessuno sa cosa diventerà. Una cosa è certa: Internet connette il mondo come nessun altro meccanismo. L'era dell'informazione è in pieno svolgimento ed è un grande piacere assistervi.}