آموزش مقدماتی شبکه : اینترنت چگونه کار می کند؟

به گزارش ، علی رغم اینکه اینترنت هنوز یک تکنولوژی جوان و نوپا است، به سختی می توان زندگی امروزه را بدون آن تصور کرد. هر ساله مهندسان ابزارهای بیشتری تولید می کنند که به صورت یکپارچه با اینترنت کار می کند. شبکه ای از شبکه های متقاطع در سطح جهان که حتی قرار است به فضا هم گسترش یابد. اما این شبکه شبکه ها چگونه کار می کند؟

شناخت اینترنت، به شما کمک می کند که به آن به عنوان سیستمی با دو بخش اصلی نگاه کنید. اول، اجزای سخت افزاری که شامل هر نوع ابزاری است که در این ارتباطات مورد استفاده قرار می گیرد، از کابل هایی که در هر ثانیه چندین ترابایت اطلاعات را انتقال می دهند تا کامپیوتری که الان روبروی شما قرار دارد. انواع دیگری از سخت افزار که بیشتر به عنوان بخش پشتیبانی شناخته می شوند، شامل روترها، سرورها، ماهواره ها، رادیوها، تلفن های هوشمند و دیگر ابزارهای اینچنینی است. تمامی این ابزارها با یکدیگر شبکه ای از شبکه ها را فراهم می آوردند.

اینترنت یک سیستم قابل انعطاف است که با تغییرات کوچک در عناصر تشکیل دهنده و اضافه شدن یا حذف شبکه ها در سراسر جهان مرتبا در حال تغییر است. برخی از این عناصر به شکل نسبتا قابل قبولی استاتیک، ایستا و دائمی هستند و ستون فقرات اینترنت (Backbone) را تشکیل می دهند.

دیگر عناصر بیشتر دوره ای و دستگاه های جانبی هستند. این عناصر همگی به هم پیوسته و متصل هستند. برخی در انتهای نقاط اتصال قرار دارند؛ مانند کامپیوتر، تلفن های هوشمند یا دیگر دستگاه هایی که ما ممکن است برای کار با اینترنت مورد استفاده قرار دهیم.

دستگاه های انتهای نقطه اتصال را معمولا کلاینت یا مشتری می گوییم. ماشین هایی که اطلاعات مورد نیاز کاربران را بر روی اینترنت نگهداری می کنند سرور نامیده می شوند. دیگر عناصر نود (Node) نام دارند که به عنوان نقاط اتصال دهنده و توزیع کننده ترافیک در اینترنت مورد استفاده قرار می گیرند و در نهایت خطوط ارتباط قرار دارند که می توانند فیزیکی باشند (مانند کابل ها و فیبرهای نوری) یا اینکه مانند سیگنال های ماهواره، تلفن های همراه و برج های مخابراتی یا فرستنده های رادیویی به صورت امواج باشند. همه این سخت افزارها بدون حضور بخش دوم اینترنت قادر به ایجاد شبکه نیستند.

پروتکل ها (Protocols)
پروتکل ها مجموعه ای از قوانین هستند که ماشین ها برای انجام و تکمیل کردن وظایف شان آنها را دنبال می کنند. بدون حضور مجموعه ای از پروتکل ها که همه ماشین های متصل به اینترنت ملزم به رعایت آنها باشند، برقراری ارتباط بین دستگاه ها اتفاق نخواهد افتاد. انواع مختلف ماشین قادر به فهمیدن و شناخت یکدیگر نیستند و حتی امکان ارسال اطلاعات به شیوه معنی دار برای یکدیگر را هم نخواهند داشت. پروتکل ها هم شیوه عمل و هم زبان مشترک را برای ماشین ها فراهم می آورند تا آنها قادر به تبادل اطلاعات باشند. 

خب، حالا بگذارید نگاهی دقیق تر به پروتکل ها داشته باشیم و ببینیم که اطلاعات چگونه درون اینترنت به مسافرت می پردازند. 

ماهیت پروتکل ها
شما تا به حال احتمالا نام پروتکل های زیادی در اینترنت به گوش تان خورده است. برای مثال پروتکل انتقال ابرمتن یا HyperText Transfer Protocol چیزی است که ما برای دیدن وب سایت ها درون مرورگر استفاده می کنیم. این همان HTTP است که در برابر همه آدرس های اینترنتی دیده می شود. اگر شما تا به حال از سرور FTP استفاده کرده باشید، پس با پروتکل انتقال فایل هم ملاقات داشته اید. پروتکل هایی مانند این و ده ها پروتکل دیگر یک بستر نرم افزاری را برای تمام ابزارهایی که باید به عنوان بخشی از اینترنت به فعالیت بپردازند، فراهم می آورند.

دو پروتکل بسیار مهم در بسترسازی اینترنت عبارتند از پروتکل کنترل انتقال (Transmission Control Protocol یا TCP) و پروتکل اینترنت (Internet Protocol یا IP). ما اغلب هنگام صحبت، آنها را با هم ادغام می کنیم و در اغلب بحث های مربوط به اینترنت شما شاهد پروتکل های TCP/IP هستید.

این پروتکل ها چه کاری انجام می دهند؟
در یک توضیح به شکل کاملا ساده، این پروتکل ها قوانینی برای چگونگی عبور اطلاعات درون اینترنت وضع می کنند. بدون این قوانین، شما برای دستیابی به اطلاعاتی که درون یک کامپیوتر دیگر نگهداری می شود، لازم است که به صورت مستقیم با آن در ارتباط باشید و به آن متصل شوید. همچنین هر دو کامپیوتر شما و سیستم هدف باید از زبان یکسانی برای صحبت استفاده کنند تا مکالمه و درخواست یکدیگر را فهمیده و پاسخ دهند. 

احتمالا عبارت آدرس های IP به گوش تان خورده باشد. این آدرس ها دنباله رو پروتکل اینترنت یا IP هستند. هر ابزاری که به اینترنت وصل می شود، دارای یک آدرس IP است. اینگونه است که یک ماشین می تواند درون این شبکه عظیم و فشرده، ماشین دیگر را پیدا کند. همانطور که انسان ها اسم دارند کامپیوترها هم برای شناختن یکدیگر از IP استفاده می کنند. 

وقتی که می خواید پیامی را ارسال کنید یا اطلاعاتی را از کامپیوتر دیگری دریافت کنید، پروتکل های TCP/IP هستند که این نقل و انتقال را ممکن می سازند. درخواست شما از شبکه تان بیرون رفته و از طریق کامپیوترهای شرکت خدمات دهنده اینترنت تان به سرورهای نام دامنه (Domain Name Servers یا DNS) ارسال می شود تا راه مناسبش را به سرور هدف بیابد. DNS درخواست را در مسیر صحیح خود هدایت می کند. وقتی که سرور هدف درخواست شما را دریافت کرد، می تواند پاسخ را به کامپیوترتان باز پس بفرستد. اطلاعات ممکن است هنگام برگشت، مسیر کاملا متفاوتی را برای رسیدن به کامپیوتر شما طی کنند. این رویکرد و دیدگاه قابل انعطاف برای انتقال اطلاعات، بخشی از آن چیزی است که اینترنت را به چنین ابزار قدرتمندی بدل کرده است.

حال بگذارید نگاهی دقیق تر به شیوه مسافرت اطلاعات درون شبکه اینترنت داشته باشیم.

پاکت های اطلاعات
برای اینکه یک مقاله را درون یک سایت مطالعه کنید، کامپیوترتان باید به سرور حاوی فایل آن مقاله متصل شود. ما از این موضوع به عنوان مثالی برای نشان دادن شیوه مسافرت اطلاعات درون اینترنت استفاده می کنیم.

شما ابتدا مرورگر را روی کامپیوتر خود باز کرده و وارد وب سایت مورد نظر می شوید، هنگامی که این کار را می کنید، کامپیوتر شما یک درخواست الکترونیک را از طریق ارتباط اینترنت تان برای شرکت خدمات دهنده اینترنتی تان (ISP) ارسال می کند. ISP مسیر درخواست را به سوی سرورهای بعدی در زنجیره اینترنت تعیین می کند تا سرانجام درخواست شما به یک سرور نام دامنه یا DNS برسد.

سرور DNS به دنبال دامنه ای مطابق با آنچه که شما تایپ کرده اید می گردد. اگر چیزی مطابق با آدرس تایپ شده توسط شما پیدا کند، درخواست شما را به آدرس IP سرور مربوط به آن دامنه ارسال می کند، اگر هم چیزی مطابق با آدرس تایپ شده توسط شما پیدا نشود، درخواست را به سرورهای DNS بعدی در زنجیره که حاوی اطلاعات بیشتری در خصوص دامنه ها هستند ارسال می کند.

اگر آدرس شما صحیح تایپ شده باشد، سرانجام درخواست تان به سرور مورد نظر خواهد رسید. سرور هم با ارسال فایل درخواست شده در قالب مجموعه ای از پاکت یا بسته های اطلاعاتی به درخواست پاسخ می دهد.

پاکت یا بسته بخش هایی از یک فایل هستند که حجمی بین ۱۰۰۰ تا ۱۵۰۰ بایت دارند. هر پاکت یا بسته حاوی یک هدر و فوتر است که به کامپیوتر می فهماند که پاکت حاوی چه اطلاعاتی است و چگونه باید با دیگر پاکت های مرتبط سر هم شود تا یک فایل کامل را بسازد. هر پاکت به صورت جداگانه در شبکه به مسافرت می پردازد و به کامپیوتر شما می رسد و هیچ لزومی ندارد که همه پاکت ها مسیر یکسانی را طی کنند. این قابلیت بسیار مهمی است زیرا پاکت های اطلاعات می توانند مسیرهای چندگانه ای را برای رسیدن به مقصدشان طی کنند و این امکان آنها را قادر می سازد که ارسال اطلاعات از اطراف مسیرهای پرتراکم اینترنت را میسر سازند. در حقیقت تا زمانی که هنوز برخی اتصالات برقرار هستند، تمامی بخش های میان راه می توانند قطع شوند و اطلاعات هنوز از طریق همان معدود اتصالات باقی مانده از بخشی به بخش دیگر منتقل شوند، البته در این حالت انتقال داده ها بیش از زمان معمول طول خواهد کشید.

زمانی که پاکت های اطلاعاتی از سرور مورد نظر به کامپیوتر شما برسند، دستگاه شما آنها را بر اساس قوانین و پروتکل ها دوباره سر هم می کند. این کار چیزی شبیه سر هم کردن یک پازل بزرگ است. نتیجه نهایی هم مشاهده صفحه مورد نظر در مرورگر شما خواهد بود.

برای مشاهده دیگر انواع فایل هم به همین شیوه عمل می شود. هنگامی که شما ایمیلی ارسال می کنید، کامپیوترتان آن را به تعداد زیادی پاکت یا بسته اطلاعاتی تبدیل می کند، آنگاه اقدام به ارسال آن بر روی اینترنت می کند. برنامه های تماس تلفنی از طریق اینترنت هم با استفاده از پروتکل VoIP صدا را به پاکت های اطلاعاتی تبدیل می کنند.

این هم از داستانی که در زیر پوسته اینترنت می گذرد، البته آنچه که درباره ابزارها و پروتکل ها می توان گفت بسیار پیچیده تر از این می تواند باشد؛ اما تا همین جا برای شروع کار کافی است و احتمالا هم اکنون تصور بهتری از شبکه های کامپیوتری و اینترنت دارید،‌ مگر نه؟