فاطر رسا نور طراح و مجری پروژه های فیبر نوری

وقتی در اینترنت با کسی گفت و گو می کنید یا ایمیل ارسال می کنید، تا به حال به این موضوع فکر کرده اید که چند کامپیوتر در حال حاضر در انجام این روند دخیل هستند؟ قطعاً کامپیوتر خودتان و کامپیوتر مقصدی که پیغام به آن ارسال شده یکی از آنها هستند. اما بین این دو کامپیوتر چندین کامپیوتر دیگر وجود دارند که برای برقرای این ارتباط کار می کنند. به طور کلی تمام کامپیوتری هایی که کار این اتصال را انجام می دهند با عنوان اینترنت شناخته می شوند. این کامپیوتر ها با چه زبانی با هم صحبت می کنند؟ بیایید کمی وارد جزئیات شویم.

اینترنت چیست؟

امروزه ارتباطات بین المللی به لطف شبکه جهانی کامپیوتر که اینترنت نام دارد بسیار آسان شده است. در کمتر از بیست سال، اینترنت به 210 کشور راه پیدا کرده است. حتی برخی از فقیرترین کشور های در حال توسعه در حال حاضر به اینترنت متصل هستند.

اکثر مردم از لفظ اینترنت به معنی آنلاین شدن استفاده می کنند. در واقع، اینترنت چیزی بیش از یک شبکه کامپیوتر بیسیک نیست. درست مانند شبکه تلفن یا بزرگراه هایی که دنیا را به هم متصل می کنند. اینترنت مانند بزرگراه و شبکه تلفن است. آنچه پشت تلفن می گویید یا خودرو هایی که در بزرگراه حرکت می کنند در شبکه بیسیک حرکت می کنند. درست مانند همین، شبکه جهانی اینترنت، سیستم های چت، دانلود موزیک، و ارسال فایل های مختلف روی شبکه کامپیوتر بیسیک که ما آن را اینترنت می نامیم حرکت می کند.

اینترنت مجموعه ای از کامپیوتر های مجزا (و شبکه های کامپیوتری شرکت ها، مدارس و دانشگاه ها) است که همه آنها عموماً از طریق شبکه تلفن به صورت اختیاری به هم متصل هستند. ارتباط بین کامپیوترها به وسیله کابل های قدیمی مسی، کابل های جدید فیبر نوری یا از طریق ارتباط بی سیم رادیویی و یا حتی ماهواره به هم متصل هستند.

اینترنت چکار می کند؟

اینترنت یک وظیفه خیلی ساده را انجام می دهد: ارسال اطلاعات کامپیوتری (تحت عنوان دیتا) از یک مکان به مکان دیگر. همین و بس! دستگاه هایی که اینترنت را تشکیل داده اند هم تمام اطلاعات را به همین حالت مدیریت می کنند. از این نظر، اینترنت شبیه به خدمات پستی عمل می کند. نامه ها از مکانی به مکان دیگر جا به جا می گردند بدون در نظر گرفتن شخص ارسال کننده و محتوای پیامی که ارسال می شود. وظیفه پستچی تنها ارسال نامه است و مسئولیتی در قبال شخص ارسال کننده نامه و محتوای پاکت ندارد. اینترنت نیز بر همین اساس عمل می کند.

درست مانند خدمات پستی، معنی ساده شده اینترنت این است که "اینترنت قادر است انواع اطلاعات را مدیریت کند تا مردم بتوانند بسیاری از کارهای خود را از طریق آن انجام دهند". تنها تخصص اینترنت مدیریت ایمیل، صفحه مجازی، چت یا چیز دیگر نیست بلکه همه اطلاعات را به صورت مساوی مدیریت کند و به یک شیوه جا به جا کند. به خاطر طراحی بسیار ساده اینترنت، مردم با استفاده از آن به راحتی می توانند کاربری های جدیدی روی آن اضافه کنند. با همین قابلیت بود که دو مخترع اروپایی توانستند Skype را راه اندازی کنند که تنها کای که انجام می دهد تبدیل صدا و تصویر در مبدا به دیتا اینترنتی و تبدیل دوباره آنها به صدا و تصویر در مقصد است. برای ساختن Skype احتیاجی به تغییر ساختار اینترنت نبود.

دیتا ها چگونه در اینترنت جا به جا می شوند؟

مدار سوئیچینگ

در این حالت اکثر اینترنت روی شبکه تلفن عمومی اجرا می گردد – اما بین ارسال اطلاعات اینترنتی با تماس های تلفنی تفاوت های زیادی وجود دارد. اگر با دوستتان تماس بگیرید، تلفن یک مسیر بین خانه شما و دوستتان می کشد. اگر یک نقشه بزرگ از شبکه تلفنی جهانی داشته باشیم (و نقشه بزرگی هم خواهد بود)، از نظر تئوری می توانید یک خط مستقیم طولانی بین تلفن خودتان و دوستتان بکشید. تا جایی که شما پشت خط تماس باشید این خط به صورت موقت پا برجا خواهد ماند.این راه ارتباطی بین تلفن ها با عنوان "مدار سوئیچینگ" شناخته می شود. در گذشته، وقتی تماس می گرفتید شخصی با عنوان تلفن چی پشت دستگاهی می نشست و خطوط را به صورت دستی ایجاد می کرد. اما امروزه این کار به صورت خودکار انجام می شود.

اگر درست به این موضوع دقت کنید، متوجه خواهید شد که استفاده از مدار سوئچینگ مناسب نیست. چون تمام مدتی که شما با دوستتان در ارتباط هستید هیچ کس نمی تواند با شما تماس بگیرد. (تصور کنید همین اتفاق برای ایمیل می افتاد. یعنی زمانی که شما در حال ارسال ایمیل به کسی هستید فرد دیگری نتواند به شما ایمیل بزند). فرض کنید پشت خط خیلی آرام صحبت می کنید، سکوت می کنید و یا حتی خط را رها کرده و چای درست کنید؛ تمام این مدت خط اشغال است و کسی نمی تواند با شما تماس بگیرد.

پکت سوئیچینگ

در حال حاضر بخشی از کلود اینترنت همچنان در مدار سوئیچینگ کار می کند. اگر هنوز از اینترنت Dialup استفاده می کنید، از مدار سوئیچینگ برای اتصال به اینترنت استفاده می کنید. حتماً قبول دارید این شیوه بسیار ناکارآمد است چرا که در طول مدت اتصال به نت کسی نمی تواند با شما تماس بگیرد و برای هر لحظه ای که به نت متصل هستید باید هزینه پرداخت کنید و حتی با این همه ایراد اینترنت سریع هم نخواهید داشت.

امروزه اکثر دیتاها در اینترنت با شیوه کاملاً متفاوت به نام پکت سوئیچینگ جا به جا می شوند. فرض کنید به شخصی در چین ایمیل ارسال کرده اید. به جای باز کردن یک مدار طولانی و پیچیده بین مبدا و مقصد و ارسال یکجای اطلاعات، ایمیل را به قطعات کوچکتری با نام پکت تبدیل می شود. هر پکت به نام مقصد نهایی تگ می شود و به صورت جداگانه ارسال می گردد. از نظر تئوری، تمام پکت ها را می شود از مسیر های کاملاً متفاوتی ارسال کرد. وقتی به مقصد نهایی رسیدند دوباره به هم می پیوندند تا یک ایمیل را تشکیل دهند.

پکت سوئیچینگ از مدار سوئیچینگ بسیار کار آمدتر است. برای برقراری ارتباط نیاز به ایجاد خط ارتباطی دائم نیست، بنابراین برای ارسال پیام یا اطلاعات نیاز به مسدود کردن کل شبکه ندارید. بسیاری از مردم همزمان می توانند از شبکه استفاده کنند. از آنجایی که پکت ها مسیر متفاوتی را طی می کنند، بسته به شلوغ یا خلوت بودن مسیر می توان از کل شبکه استفاده کرد.

پکت سوئیچینگ چطور کار می کند؟

مدار سوئیچینگ چیست؟

فرض کنید می خواهید از آمریکا به سمت آفریقا بروید و کل خانه خودتان را هم همراه ببرید. تمام خانه حتی ساختمان. تصور این جا به جایی از این سر دنیا به جای دیگر چگونه است؟ باید برنامه دقیق برای مسیر یابی داشته باشید. تمام جاده ها باید بسته باشند تا بتوانید خانه خود را پشت کامیون به سمت مقصد ببرید. باید یک کشتی مخصوص برای عبور از اقیانوس اجاره کنید. تمام این روند هم به سختی انجام می شود و هم به آهستگی. کوچکترین مشکل مسیر یابی است که روز ها طول می کشد. و مشکل دیگر این است بقیه مردم هم به خاطر شما مسافرتشان با کندی رو به رو می گردد. مدار سوئیچینگ کم و بیش شبیه این مثال است. و شبیه همان شیوه ای است که خطوط تلفن کار می کنند.

پکت سوئیچینگ چیست؟

راه بهتری وجود دارد؟ چطور می شود اگر اجزای خانه را از هم جدا کنید، به هر آجر یک شماره بدهید و در پاکت قرار دهید و به صورت جداگانه به آفریقا ارسال کنید؟ تمام آجر ها از مسیر های جداگانه مسیر را طی می کنند. برخی ممکن است با کشتی بروند، برخی با هواپیما، برخی سریع حرکت کنند و برخی کند. اما برای شما فرقی نمی کند. تنها چیزی که برای شما مهم است این است که آجرها به هر طریق ممکن به مقصد برسند. بعد تنها کاری که باید بکنید قرار دادن آجر ها کنار هم است تا دوباره خانه ساخته شود. پست کردن آجر ها نه برای مردم مشکل ایجاد می کد و نه جاده ها را می بندد. در عین حال چون از مسیر های متفاوت حرکت می کنند زودتر هم به مقصد می رسند. پکت سوئیچینگ هم به همین شکل کار می کند. وقتی ایمیلی را ارسال می کنید یا در اینترنت جستجو می کنید، دیتایی که ارسال می کنید به پکت های زیادی تقسیم می گردد که به صورت جداگانه در اینترنت جا به جا می گردند.

چطور کامپیوتر روی اینترنت کار های مختلف انجام می دهد؟

صدها میلیون کامپیوتر روی اینترنت قرار دارند اما تمام آنها یک کار انجام نمی دهند. برخی از آنها کابین فایل های الکترونیکی است که تنها اطلاعات را ذخیره می کند و در مواقع مورد نیاز آنها را ارائه می دهد. این ماشین ها server نام دارند. ماشین هایی که اطلاعات عادی را در بر دارند با عنوان "فایل سرور" نامیده می شود. آن ماشینی که ایمیل ها را نگهداری می کند "میل سرور" و آن سروری که صفحات وب را نگهداری می کند "وب سرور" نامیده می شود. ده ها میلیون سرور در اینترنت وجود دارد.

کامپیوتری که اطلاعات را از سرور دریافت می کند client نام دارد. وقتی کامپیوتر شما از طریق اینترنت به یک میل سرور در ISP متصل است می توانید پیغام های خود را مشاهده کنید. در این حالت کامپیوتر شما Client و کامپیوتر ISP سرور است. تعداد client ها بسیار بیش از سرورها است.

دو کامپیوتری که از اینترنت اطلاعات را بین هم بر یک پایه تقریباً مساوی جا به جا می کنند peer نامیده می شوند. اگر شما از یک برنامه پیغام رسان برای چت کردن استفاده کنید و عکس های مختلف را با هم رد و بدل کنید در واقع شما در یک ارتباط P2P (peer to peer) شرکت کرده اید. در ارتباطات P2P برخی مواقع دستگاه ها Client محسوب می شوند و برخی مواقع server. به عنوان مثال، اگر به دوست خودتان عکس بفرستید، شما server هستید و او client. و همین طور برعکس.

جدا از مبحثclient و سرور، اینترنت از کامپیوتر های میانجی با نام router هم تشکیل شده است. کار این router ها تنها برقراری ارتباط بین سیستم های مختلف است. اگر در جایی چندین کامپیوتر وجود داشته باشد؛ یک router تمام آنها را به اینترنت وصل می کند. Router مانند صندوق پست در خیابان است و تنها مکانی که می توانید با آن به شبکه جهانی بپیوندید.

نت چگونه کار می کند: TCP/IP و DNS

اطلاعاتی که در اینترنت رد و بدل می گردد توسط مردم کنترل نمی گردد. شاید تنها بتوانیم بگویم چند میلیون دیتا در روز جا به جا می گردد- حدود 3 میلیارد ایمیل و حجم بسیار زیادی دانلود از حدود 250 میلیون سایت و میلیاردها کاربر. اگر همه چیز در پکت شیرینگ ارسال گردد، هیچ کس توانای کنترل روی آن را ندارد، پس چگونه آن حجم از دیتا بدون گم شدن به مقصد می رسد؟

جواب این سوال TCP/IP است. که معنای آن پروتکل کنترل انتقال/ پروتکل اینترنت است. TCP/IP اساس سیستم کنترل اینترنت است و در واقع دو سیستم است که در هم آمیخته شده است. در دنیای کامپیوتر، یک پروتکل استاندارد است و یک متد آزموده شده که همگان از آن تبعیت می کنند تا همه چیز منظم و دقیق انجام گیرد. TCP و IP دقیقاً چه کاری انجام می دهند؟

پروتکل اینترنت (IP) سیستم آدرس دهی اینترنت است. تمام دستگاه های روی اینترنت- دستگاه شما، دستگاه من- توسط پروتکل اینترنت تعریف و شناسایی شده اند که یک فرمی دارند که مجموعه ای از نقطه ها و دو نقطه ها است. اگر تمام دستگاه ها آدرس های عددی داشته باشند، همه آنها به راحتی متوجه می شوند که چطور و کجا با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. در مورد وب سایت، ما با اسم هایی سر و کار داریم که به راحتی می توان به خاطر سپرد مانند(www.faterrasa.ir) و نیازی نیست اسم IP را به خاطر بسپاریم.

البته یک سیستم دیگری هم وجود دارد با نام DNS(Domain Name System) که به کاربر اجازه می دهد تا آدرس IP هر وب سایت را هم داشته باشد. در نسخه اصلی IP که IPv4 نام دارد چهار گروه عددی وجود دارد12.34.56.78 یا 123.255.212.55 اما رشد قابل ملاحظه استفاده از اینترنت باعث شده است که تمام آدرس های در دسترس پر شوند. همین امر باعث شد تا آدرس های IP جدید شکل بگیرند، که با عنوان IPv6 شناخته می شود، که هر آدرس بسیار طولانی تر از قبل شده است مانند این آدرس
123a:b716:7291:0da2:912c:0321:0ffe:1da2 قسمت دیگر سیستم کنترل TCP است.

کار این قسمت تقسیم پکت های دیتا است که بین کامپیوتر ها رد و بدل می گردند. TCP در مورد چگونگی ارسال اطلاعات از مبدا به مقصد تصمیم می گیرد، برنامه ریزی می کند، اطلاعات را تقسیم می کند و اگر ارسال موفقیت آمیز نبود دوباره ارسال می کند و در مقصد دوباره به صورت کامل اطلاعات را جمع آوری کرده و ارائه می دهد.