چطور زيرساخت‌هاي اينترنت كار مي‌كنند؟ تاريخ ارسال: سه شنبه، 26 دیماه 1385
همشهری آنلاین- جواد نصرتي: اينترنت پديده‌اي است كه زندگي بدون آن براي بسياري از انسان‌ها، ديگر غير قابل تحمل و حتي غير ممكن است. همه ما بااينترنت سر و كار داريم. اما اينترنت چگونه كار مي‌كند؟ چه اجزايي دارد و مهم‌تر اين كه به چه كسي تعلق دارد؟ به سروري كه از طريق آن وارد دنياي مجازي وب مي‌شويم؟ به ما كه كاربران آن هستيم؟ در واقع هيچكدام . چون اينترنت نه به ما كه به هيچ كس ديگري تعلق ندارد. اينترنت مجموعه‌اي جهاني از شبكه‌هاي بزرگ و كوچك است كه به هم پيوسته‌اند و نام اينترنت (شبكه‌هاي در هم تنيده) از همين مجموعه گرفته شده است. اينترنت كارش را سال 1969 با چهار هسته يا سيستم كامپيوتري ميزبان شروع كرد اما امروز ميليونها مورد از آنها در سراسر جهان وجود دارند. البته اين كه گفته مي‌شود اينترنت صاحب ندارد بدان معنا نيست كه هيچ كس بر آن نظارت ندارد. يك موسسه غيرانتفاعي به نام انجمن اينترنت (Internet Society) كه در سال 1992 تشكيل شده است مسئول نظارت بر آن است و مراقب است كه پروتكل‌ها و قوانيني كه در مورد اينترنت تصويب شده‌اند، در سراسر جهان اجرا شوند. تسلسل شبكه‌ها هر كامپيوتري كه به اينترنت وصل است - از جمله كامپيوتري كه با آن اين گزارش را مي‌خوانيد- بخشي از يك شبكه است. شما كه در خانه با يك مودم به يك موسسه ارائه دهنده سرويس‌هاي اينترنتي (ISP) وصل مي‌شويد؛ در محل كار بخشي از يك شبكه محلي هستيد و بيشتر مواقع باز هم از طريق مودم به يك ISP و از آن به اينترنت وصل مي‌شويد و يا اينكه ... . به هر حال اين كه از چه طريق به اينترنت وصل شويد مهم نيست، مهم اين است كه با اتصال به اينترنت، بخشي از دنياي شبكه‌ها مي‌شويد. بسياري از شركت‌هاي ارتباطاتي بزرگ بك‌بُن‌هاي(ستون فقرات) اختصاصي خودشان را دارند كه مناطق زيادي را به هم وصل مي‌كنند. معمولا اين شركت‌ها در هر منطقه يك نقطه حضور( POP) دارند. POP جايي است كه كاربران محلي با استفاده از مودم و تلفن يا خطوط ارتباطي مشخصي به شبكه شركت وصل مي‌شوند. نكته جالب در اين باره اين است كه در هيچ شبكه‌ اي مرجع كنترل كننده‌اي وجود ندارد و به جاي آن چند شبكه سطح بالا وجود دارند كه از طريق نقاط دسترسي شبكه NAP))به هم متصل مي‌شوند. نمونه شبكه‌اي براي درك اين پروسه به اين مثال توجه كنيد: شركت A يك ISP بزرگ است. اين شركت در هر شهر بزرگي يك نقطه حضور(POP) دارد. اين POP ها قفسه‌هاي پر از مودم‌ هستند كه مشتريان ISP با تلفن به آنها متصل مي‌شوند. شركت A خطوطي از جنس فيبر نوري را از شركت مخابرات اجاره كرده است تا به وسيله آنها نقاط حضورش را به هم متصل كند. حالاشركت B را در نظر بگيريد. اين شركت از چند ISP كوچك‌تر تشكيل شده است و در هر شهر بزرگ ساختمان‌هايي دارد كه ISPهاي آن ماشين‌هاي ارائه دهنده خود را در آنها مستقر كرده‌اند. اين شركت آن قدر بزرگ است كه خودش با استفاده از خطوط فيبر نوري خودش‌ ساختمان‌هايش را به هم متصل كرده است و در واقع ISP هايي كه زير نظر اين شركت كار مي‌كنند از اين طريق به هم وصل شده‌اند. در اين ساختار تمام مشتريان شركت A مي‌توانند با هم ارتباط داشته باشند و تمام مشتريان شركت B با هم در ارتباط هستند. اما هيچ كدام از مشتريان شركت A نمي‌تواند با مشتريان شركت B ارتباط داشته باشد. براي رفع اين مشكل دو شركت توافق مي‌كنند با NAPها در شهرهاي مختلف ارتباط قرار كنند و انتقال داده‌ها بين مشتريان دو شركت در شهر هاي مختلف از طريق نقاط دسترسي شبكه انجام مي‌گيرد. تحت اين شرايط تمام كامپيوترهايي كه به اينترنت وصل مي‌شوند با هم ارتباط خواهند داشت. پلي براي انتقال اطلاعات تمام اين شبكه‌ها براي برقراري ارتباط با يكديگر به نقاط دسترسي شبكه، بك‌بُن‌ها (ستون فقرات) و روترها (راهبان) نياز دارند. نكته جالب توجه در اين پروسه اين است كه يك پيغام مي‌تواند در كسري از ثانيه از كامپيوتري به كامپيوتر ديگر برود و با عبور از شبكه‌هاي مختلف، نيمي از جهان را بپيمايد. اما اين پيغام‌ها از كدام مسير بايد رفت و آمد كنند. مشخص كردن اين مسيرها به عهده روتر‌ها است. روتر‌ها(راهبان‌ها) مشخص مي‌كنند كه اطلاعات از كدام مسير از يك كامپيوتر به كامپيوتر ديگر بروند. آنها در واقع كامپيوتر‌هاي حرفه‌اي و قدرتمندي هستند كه پيغام‌هاي ما را مي‌فرستند و از طريق هزاران مسيري كه تعريف شده است انتقال پيغام را سرعت مي‌بخشند. يك روتر(راهبان) دو وظيفه مجزا اما مرتبط با هم دارد: - تضمين مي‌كند كه اطلاعات به جايي كه نبايد بروند، نروند. - تضمين مي‌كند كه اطلاعات به مقصد مورد نظر برسد. به دليل انجام اين كارها، روتر‌ها نقش بسيار موثري در نحوه ارتباط دو شبكه كامپيوتري ايفا مي‌كنند. روتر‌ها دو شبكه را به هم متصل مي‌كنند و اطلاعات ميان آن دو را رد و بدل مي‌كنند. آنها همچنين از شبكه‌ها در برابر انتقال بي‌مورد اطلاعات محافظت مي‌كنند. بدون توجه به تعداد شبكه‌ها،‌ طرز كار روتر‌ها بدون تغيير باقي مي‌ماند. از آنجا كه اينترنت از ده‌ها هزار شبكه مختلف تشكيل شده است، استفاده از روتر‌هادر آن ضروري است. بك‌بُن‌ها اولين بك‌بُن دنيا در سال 1987 توسط بنياد ملي علم آمريكا (NFS) درست شد. اين بك‌بُن كه NSFNET نام داشت يك خط T1 بودكه 170 شبكه كوچك‌تر را به هم متصل مي‌كرد و با سرعت انتقال 554/1 مگا بايت در ثانيه كار مي‌كرد. يك سال بعد NSF با همكاري IBM و MCI بك‌بُن T3 (45 مگا بايت بر ثانيه) ايجاد كرد. بك‌بُن‌ها معمولا شاهراه‌هايي از جنس فيبر نوري هستند. اين شاهراه‌ها از چندين فيبر نوري در هم تنيده تشكيل شده‌اند تا ظرفيت انتقال داده‌هايشان بيشتر شود. اين كابل‌ها با علامت OC مشخص مي‌شوند مانند: OC-3 ،OC-12 يا OC-48 . يك OC-3 توانايي انتقال 155 ميليون بايت را در ثانيه دارد در حالي كه يك OC-48 مي‌تواند 2488 ميليون بايت(488/2 گيگا بايت) را درثانيه انتقال دهد. براي اين كه به سرعت بالاي بك‌بُن‌هاي مدرن پي ببريم كافي است آنرا با مودم‌هاي معمولي 56K مقايسه كنيم كه 56000 هزار بايت را در ثانيه منتقل مي‌كنند. امروزه شركت‌هاي بسياري وجود دارند كه بك‌بُن‌هاي با ظرفيت بالاي خود را دارند و به نقاط اتصال متفاوتي در سراسر جهان متصل‌اند. در اين حالت هر كاربر اينترنتي، بدون توجه به موقعيت جغرافيايي‌اش و شركتي كه از آن براي اتصال به اينترنت استفاده مي‌كند مي‌تواند با هر كاربر ديگري در زمين به راحتي صحبت كند. اينترنت موافقت‌نامه‌اي تو در تو و بسيار عظيم بين شركت‌ها است تا به صورت مجاني با هم ارتباط برقرار كنند. پروتكل اينترنتي: نشاني‌هاي IP هر كامپيوتري در اينترنت يك شماره اختصاصي دارد كه به آن نشاني IP ميگويند. IP علامت اختصاري پروتكل اينترنتي ‌است؛ زباني كه كامپيوترها به ‌وسيله آن با هم ارتباط برقرار مي‌كنند. يك پروتكل، راه از پيش تعريف شده‌اي است كه هرگاه كسي مي‌خواهد از يك سرويس استفاده كند، از طريق آن وارد عمل مي‌شود. اين «استفاده كننده» (كاربر) در اين جا مي‌تواند يك شخص حقيقي‌ و يا يك برنامه مثل نرم افزارهاي استفاده كننده از اينترنت باشد. يك IP معمولا بدين شكل است: 38.113.162.42 ما انسان‌ها براي اينكه اين نشاني‌ها را راحت حفظ كنيم، آنها را به صورت بالا مي نويسي (كه البته اين هم راحت نيست) اما كامپيوترها به صورت باينري يا با هم ارتباط برقرار مي‌كنند‌ و نشاني IP بالا به زبان باينري بدين شكل است: 100110.111001.10100010.101010 به عدد چهار بخشي موجود در IP اوكتتز(اوكتتز از ريشه عدد هشت يوناني گرفته شده است) گفته مي‌شود چون هر كدام از آنها در صورت تبديل به فرم باينري (دو دوئي) هشت موقعيت دارند. اگر اين موقعيت‌ها را به هم اضافه كنيم مي‌شود 32 و دليل اين كه به نشاني‌هاي IP اعداد 32 بايتي مي‌گويند همين است. از آن جا كه هر كدام از اين موقعيت‌ها در سيستم باينري مي‌توانند دو حالت داشته باشند (صفر يا يك)، تعداد نهايي حالات تركيب آنها در اوكتتز، 232 يا 4,249,967,296تعداد منحصر به فرد است. در ازاي تقريبا 4.3 ميليارد تركيب محتمل، اعداد خاصي به عنوان نشاني‌هاي ‌IP مشخص انتخاب شده‌اند. براي نمونه، نشاني 0.0.0.0 براي شبكه‌هاي پيش‌فرض در نظر گرفته شده است و نشاني 255.255.255.255 براي broadcastها. اوكتتز‌ها به جز جدا كردن اعداد كار ديگري هم دارند. از آنها براي ساخت كلاس‌هايي از IP ها استفاده مي‌شود كه مي‌توانند در موارد خاص تجاري، دولتي و ... استفاده شوند. اوكتتز‌ها به دو بخش نت(Net) و هاست(Host) تقسيم مي‌شوند.بخش نت هميشه اولين اوكتتز را در بر مي‌گيرد و از آن براي يشناسايي شبكه‌اي كه كامپيوتر به آن تعلق دارد استفاده مي‌شود. هاست(كه گاهي به آن Node هم گفته مي‌شود) كامپيوترهاي حقيقي را در شبكه مشخص مي‌كند. بخش هاست هميشه آخرين اوكتتز را در بر مي‌گيرد. پروتكل اينترنت: سيستم نام دامنه وقتي كه اينترنت در دوران ابتدايي‌اش به سر مي‌برد، از تعداد كمي كامپيوتر كه بوسيله مودم‌ها و خطوط تلفن با هم در ارتباط بودند، تشكيل شده بود. در آن زمان براي اين كه ارتباط بين دو كامپيوتر برقرار شود كاربران بايد IP كامپيوتري را كه مي‌خواستند با آن ارتباط برقرار كنند تهيه مي‌كردند. براي نمونه نشاني IP يك كامپيوتر 216.27.22.162 بود و كاربر براي برقراري ارتباط با آن بايد آن را تهيه مي‌كرد. در اوايل اين كار چندان سخت نبود اما با گسترش استفاده‌كنندگان اينترنت، تهيه IP ديگران ديگر غير ممكن شد. اولين راه‌حل يك تكست فايل ساده بود كه توسط مركز اطلاعات شبكه‌ها تهيه شد و نام‌ها را به نشاني‌هاي IP هدايت مي‌كرد. به زودي اين فايل به قدري كند و ناكارآمد شد كه نمي‌شد آن را مديريت كرد. در سال 1983، دانشگاه وييسكانسين سيستم نام‌ دامنه (DNS) را ابداع كرد كه نام‌هاي تكست را به صورت خود‌كار به نشاني‌هاي IP هدايت مي‌كرد. در اين روش شما به جاي اين كه IP يك سايت،‌ مثلا hamshahrionline.ir را حفظ كنيد تنها hamshahrinline.ir را حفظ مي‌كنيد. URL ؛ مكان‌نماي يكسان منبع (نشاني سايت) وقتي كه شما از اينترنت استفاده مي كنيد يا يك ميل مي‌فرستيد، از يك نام دامنه استفاده مي‌كنيد كه اين كار را براي شما انجام مي‌دهد. براي نمونه نشاني http://www.hamshahrionline.ir نام دامنه hamshahrionline.ir را در بر دارد. همين نام دامنه در example@hamshahrionline.ir هم وجود دارد. هر بار كه ما از يك نام دامنه استفاده مي‌كنيم، از سرورهاي سيستم نام دامنه (DNS) استفاده مي‌كنيم كه نام‌هاي دامنه قابل خواندن براي انسان را به IPهاي قابل فهم براي ماشين تبديل مي‌كند. نام‌هاي دامنه سطح بالا كه به آنها دامنه‌‌هاي سطح اول هم گفته مي‌شود اين‌ها هستند: .COM، .ORG ، .IR، .NET ، .EDU و .GOV. چند سايت معروف كه از دامنه .COM استفاده مي‌كنند اين‌ها هستند: • Google • Yahoo • Microsoft هر نامي در دامنه سطح بالاي COM. بايد منحصر به فرد باشد. كلمه هميشگي سمت چپ مثل WWW ، نام ميزبان است كه نام يك ماشين خاص (با يك IP خاص) را در يك دامنه مشخص مي‌كند. يك دامنه داده شده مي‌تواند به صورت بالقوه نام ميليون‌ها هاست(ميزبان) را تا زماني كه در آن منحصر به فرد هستند در بر بگيرد. سرورهاي سيستم نام‌ دامنه(DNS)، درخواست‌ها را از برنامه‌ها و ديگر سرورهاي نام‌ دريافت مي‌كنند تا نام‌هاي دامنه را به نشاني‌هاي IP تبديل كنند. وقتي كه يك درخواست به سرور سيستم نام‌دامنه وارد مي‌شود، سرور يكي از چهار كار زير را بر روي آن انجام مي‌دهد: 1- با يك نشاني IP به آن جواب مي‌دهد چون نشاني IP دامنه درخواست شده را مي‌داند. 2- با ديگر سرور‌هاي سيسم نام‌ دامنه تماس مي‌گيرد و سعي مي‌كند نشاني IP نام درخواست شده را پيدا كند. البته سرور شايد چندين بار اين كار را انجام دهد. 3- امكان دارد بگويد: من نشاني IP دامنه‌اي كه شما خواسته‌ايد ندارم اما نشانيIP سرور ديگري را به شما مي‌دهم كه نشاني‌هاي بيشتري از من مي‌داند. 4- يك پيغام ارور(Error) مي‌فرستد، چون دامنه درخواست شده يا وجود ندارد يا ديگر اعتبار ندارد. براي درك اين پروسه بهتر است به اين نمونه توجه كنيد: فرض كنيد شما نشاني Hamshahrionline.ir را در مرورگر خود تايپ مي‌كنيد. مرورگر براي يافتن نشاني IP به يك سرور سيستم نام‌ دامنه(DNS) مراجعه مي‌كند. اين سرور هم جستجو را با تماس با يكي از روت سرور‌ها(سرورهاي اصلي) آغاز مي‌كند. روت سروها نشاني‌هاي IP تمام DNS سرورها را كه با دامنه‌‌هاي سطح بالا(.COM ،.NET ،.IR و... ) كار مي‌كنند دارند. سرور DNS شما از روت‌ سرور www.hamshahrionline.ir را مي‌خواهد. اگر روت سرور اين IP را نداشته باشد مي‌گويد:« من IP درخواست شما(www.hamshahrionline.ir) را ندارم اما IP سرور دامنه‌‌هاي .IR را به شما مي‌دهم». آن وقت سرور نام دامنه شما، يك درخواست به سرور دي‌ان‌اس‌ .IR مي‌فرستد و از آن مي‌پرسد كه آيا نشاني IP براي www.hamshahrionline.ir مي‌شناسد يا نه. سرور DNS دامنه‌هاي IR، نشاني‌هاي IP سرور نامي را كه با دامنه www.hamshahrionline.ir در ارتباط‌ هستند مي‌شناسند، به همين خاطر درخواست شما را به آنها ارجاع مي‌دهد. سرور نام شما سپس به سرور دي‌ان‌اس www,hamshahrionline.ir مراجعه مي‌كند و مي‌پرسد كه آيا اين سرور DNS ، نشاني IP www.hamshahrionline.ir را مي‌شناسد يا نه. اين سرور قطعا نشاني IP مورد درخواست ما را دارد بنابر اين آن‌را به سرور DNS ما مي‌‌دهد. اين سرور هم آن را به مرورگر ما مي‌دهد و مرورگر براي دريافت يك صفحه وب از www.hamshahrionline.ir به سرور مراجعه مي‌كند. يكي از كليدهاي موفقيت در انجام چنين كاري افزونگی تكرار و فراواني است. در هر سطح چندين سرور DNS وجود دارد و هر گاه يك درخواست به جواب نرسد چندين سرور ديگر براي رسيدن به جواب وجود دارد. كليد ديگر cashing است. وقتي كه يك سرور DNS يك درخواست را به جواب مي‌رساند، نشاني IP دريافت شده را ذخيره مي‌كند. و وقتي كه يك درخواست دامنه .IR را به يك روت سرور ارجاع مي‌دهد، نشاني IP سروري را كه IP دامنه‌هاي .IR را دارد ذخيره مي‌كند تا دفعه بعد كه دوباره درخواستي براي نشانيIP دامنه .IR دريافت كرد بدون واسطه روت سرور به همين سرور DNS مراجعه كند. سرور DNS اين كار را مي‌تواند براي هر درخواست انجام دهد و cashing به آن اين اجازه را مي‌دهد كه از جستجو‌هاي بي‌مورد دست بردارد. سرورهاي DNS روزانه به ميلياردها درخواست پاسخ مي‌دهند و وجود آنها براي عملكرد روان اينترنت بسيار ضروري است. اين حقيقت كه اين مراكز اطلاعاتي بسيار گسترده و پراكنده به اين خوبي و البته به دور از چشم ما كار مي‌كنند، گواه طراحي بي‌نظير آنهاست. كلاينت‌ها و سرورها سرورها دسترسي يه اينترنت را براي ما ميسر مي‌كنند. تمام ماشين‌هاي موجود در اينترنت يا سرور هستند يا كلاينت. سرورها دستگاه هایی هستند كه به ديگر ماشين‌ها سرويس ارائه مي‌دهند و ماشين‌هايي كه از آنها براي برقراري ارتباط با سرورها استفاده مي‌شود كلاينت هستند. در فضاي اينترنت، اين سرور‌هاي وب،‌ سرورهاي ايميل، سرورهاي FTP و ديگر سرورها هستند كه نيازهاي ما براي ايجاد ارتباط را برطرف مي‌كند. وقتي كه شما مي‌خواهيد به www.hamshahrionline.ir متصل مي‌شويد تا يك صفحه را بخوانيد، از يك كلاينت (كامپيوتري كه پشت آن نشسته‌ايد) استفاده مي ‌كنيد. در واقع ابتدا به سرور وب www.hamshahri.ir دسترسي پيدا مي‌كنيد؛ ماشين سرور صفحه‌اي را كه شما درخواست كرده‌ايد پيدا مي‌كند و برايتان مي‌فرستد. كلاينت‌هايي هم كه به يك ماشين سرور متصل مي‌شوند همين كار را با يك منظور مشخص انجام مي‌هند؛ يعني درخواست‌هايشان را به يك نرم افزار مشخص سرور كه در يك ماشين سرور فعال است هدايت مي‌كنند. هر سرور يك نشاني IP ثابت دارد كه به ندرت تغيير پيدا مي‌كند. در مقابل يك كامپيوتر خانگي كه از طريق مودم شماره‌گيري مي‌كند هر بار كه به ISP متصل مي‌شود يك نشاني IP دريافت مي‌كند. اين IP تا هنگامي كه شما به اينترنت وصل هستيد منحصراً در اختيار شماست اما هر بار كه به یک ISP متصل شويد، يك IP جديد دريافت خواهيد كرد. بدين ترتیب ISP به جاي اين كه هر مشتري را با يك IP بشناسد، هر مودم را با يك IP مي‌شناسد. پورت‌ها وقتي‌ كه يك كلاينت به وسيله يك پورت به يك سرويس متصل مي‌شود، از يك پروتكل مشخص استفاده مي‌كند. پروتكل‌ها معمولاً به صورت تكست هستند و به سادگي تعريف مي‌كنند كه چگونه كلاينت‌ها و سرورها با هم ارتباط برقرار مي‌كنند. هر وب سرور در اينترنت پروتكل انتقال تكست‌هاي هايپر (HTTP) را مي‌شناسد. اجزايي كه طرز كارشان در اين گزارش معرفي شدند (شبكه‌ها، روتر‌ها [راهبان‌ها]، نقاط دسترسي شبكه[NAP]، سيستم نام‌‌هاي دامنه[DNS] و سرورهاي پرقدرت)، جيزهايي هستند كه ما براي دسترسي به اينترنت به آنها نياز داريم. نكته جالب در مورد آنها اين است كه اين سيستم‌هاي عريض و طويل دسترسي ما به اينترنت را تنها در چند ميليونيوم ثانيه امكان‌پذير مي‌كنند. اين اجزا در دنياي مدرن بسيار مهم هستند چرا که بدون آنها دسترسي به اينترنت ممكن نيست و دنياي بدون اينترنت هم براي بسياري از ما معنایی ندارد.


بازديد : 218