شبکه چگونه کار می کند

گروهی از افراد را تصور کنید که تصمیم می‌گیرند تا با اتصال رایانه های خود به یکدیگر، از طریق ارسال اطلاعات بین رایانه ها، اطلاعات موجود در یارانه ها را با یکدیگر به اشتراک گذارند. تلاش آن‌ها منجربه ایجاد گروهی از وسایل و ادوات می‌شود که امکان ارتباط از طریق یک شبکه رایانه ای را فراهم می آورد. البته شبکه می‌تواند از ارزش و مفید بودن بیشتری برخوردار شود، چنانچه به سایر شبکه‌ها و در نتیجه با سایر رایانه ها و کاربران آنها ارتباط برقرار کند. این خواست ساده برای ارتباط و به اشتراک گذاشتن اطلاعات از طریق خطوط الکترونیک، امروز از طریق شبکه جهانی اینترنت برقرار می شود. همچنانکه اینترنت به سرعت رشد یافته است، پیچیدگی ارتباطات درونی آن نیز افزایش یافته است، و فی الواقع اینترنت از ارتباطات بینابینی تعداد بیشماری شبکه، ساخته شده است

وظیفه بنیادین اینترنت را می‌توان با عنوان تسهیل سفر دیجیتال اطلاعات از منبع به مقصد، با استفاده از مسیر و شکل مناسب حمل، تشریح نمود.

شبکه‌های رایانه ای محلی که آن‌ها را اصطلاحآ LAN نیز می نامند، تعداد رایانه و ادوات دیگر را به صورت فیزیکی و در یک مکان معین، به یکدیگر مرتبط می نمایند. این شبکه‌ها همچنین توانایی آن را دارند که از طریق ابزاری به نام راوتر که جریان اطلاعات بین شبکه‌ها را مدیریت می کند، با شبکه‌های دیگر ارتباط برقرار کنند. رایانه های مستقر در یک شبکه محلی برای مقاصدی چون به اشتراک گذاشتن فایل‌ها و چاپگرها، یا بازی‌های ویدئویی مبتنی بر شبکه که به چند بازیگر نیاز دارد، بصورت مستقیم با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. شبکه محلی حتی اگر با جهان خارج در ارتباط نباشد، می‌تواند مفید باشد، اما در صورت ارتباط با دنیای خارج مسلمآ استفاده بیشتری پیدا خواهد کرد.

در دنیای امروز، اینترنت، شبکه غیر متمرکز و جهان شمولی است که در بردارنده شبکه‌های رایانه ای محلی، و همچنین شبکه‌های بزرگتری چون شبکه‌های دانشگاهی و موسسات بزرگ و شبکه‌های شرکت های خدمات اینترنتی می باشد.

موسساتی که امکان این ارتباطات داخلی بین شبکه‌های فراهم می آورند، شرکت های خدمات دهنده اینترنت یاISP نامیده می شوند. وظیفه یک ISP، حمل داده‌ها به مکانی مناسب است که معمولاً از طریق ارسال کردن اطلاعات به راوتر دیگری (hop بعدی) که به مقصد نهایی اطلاعات نزدیکتر است، می باشد. غالب اوقات، hop بعدی به ISP دیگری تعلق دارد.

برای آنکه این جریان میسر شود،ISP ممکن است اجازه دسترسی به اینترنت را برای خود از یک ISP بزرگتر مثلاً یک خدمات دهنده کشوری تهیه کند. (در برخی کشورها تنها یک خدمات دهنده در سطح ملی وجود دارد، که احتملا توسط دولت اداره شده یا وابسته به دستگاههای دولتی می باشد، حال آنکه در برخی کشورها ممکن است چندین خدمات دهنده خصوصی ارتباطات که احتملآ برای ارائه خدمات با یکدیگر رقابت نیز می کنند، وجود داشته باشد.) خدمات دهندگان کشوری نیز ممکن است به طریق مشابه امکانات ارتباطی خود را از شرکت های چند ملیتی که عهده دار نگهداری و اداره سرورها و ارتباطاتی هستند که غالبآ از آن‌ها به عنوان ستون فقرات اینترنت یاد می شود، فراهم کنند.

ستون فقرات اینترنت از ادوات و وسایل شبکه‌ای مجهز و عمده تشکیل شده که ارتباطات جهانی فی مابین آن‌ها از طریق کابل های فیبر نوری و ماهواره ها میسر می باشد. این ارتباطات امکان مبادله اطلاعات بین کاربران اینترنت در کشورها و قاره های مختلف را فراهم می نمایند. خدمات دهندگان ملی و بین‌المللی از طریق راوترهایی که گاهآ آن‌ها را دروازه ها (gateways) می نامند، به ستون فقرات اینترنت وصل می شوند. دروازه ها در‌واقع ارتباطاتی هستند که شبکه‌های نابرابر و ناهمگون با یکدیگر به تبادل اطلاعات بپردازند. این دروازه ها، درست مانند راوترهای دیگر، ممکن است نقطه‌ای باشند که ترافیک اینترنت در آنجا تحت نظر قرار گرفته یا کنترل می شود.

ساختن اینترنت

خالقان اینترنت عمومآ اعتقاد داشتند که فقط یک اینترنت وجود دارد، که آن‌هم اینترنت جهانی است، و بر این اساس بایستی امکان آن فراهم شود که دو رایانه در هر نقطه‌ای از دنیا ، با فرض اینکه مالکان آنها رضایت داشته باشند، بتوانند مستقیمآ با یکدیگر ارتباط برقرار کنند.

در سال 1996 برایان کارپنتر که در آن هنگام رئیس هیئت معماری اینترنت بود، در یادداشتی اینچنین نوشت:

در معنای وسیع کلمه، جامعه [مهندسی اینترنت] اعتقاد دارد که هدف، ایجاد ارتباط است... رشد شبکه به ظاهر نشان می‌دهد که برقراری ارتباط، نوعی پاداش برای آنست، پاداشی که ارزش آن از هرگونه برنامه کاربردی مجزایی، بیشتر است.

هنوز هم گروههای عمده‌ای از پیشگامان و بکارگیرندگان اولیه اینترنت وجود دارند که سردمدار آرمان‌های اتصال جهان شمول اینترنت، استانداردهای باز، و دسترسی آزادانه به اطلاعات هستند. اگرچه این آرمان‌ها اغلب با منافع سیاسی و تجاری در تضاد قرار می‌گیرند و در نتیجه همیشه دارای تآثیر بر خط مشی ها و عملیات روزانه اجزاء تشکیل‌دهنده اینترنت نمی باشند.

ابداع کنندگان اینترنت همچنین استانداردهایی را با هدف ساده‌تر کردن ایجاد شبکه‌ها برای دیگران و مرتبط کردن آن‌ها با یکدیگر ایجاد کرده و می کنند. درک استانداردهای اینترنت، کمک می‌کند که بفهمیم اینترنت چگونه عمل می کند، و سایت‌ها و سرویس های شبکه ای چگونه در دسترس قرار گرفته یا از دسترس خارج می شوند.

استانداردهای متصل کردن ابزارها

امروزه اکثر شبکه‌های محلی(LAN) بر اساس ارتباط کابلی یا فن آوری ارتباط بی سیم (wi-fi یا 802.11) ساخته می شوند. تمامی این ارتباطات بینابینی(شبکه های محلی و سایر وسایل) که اینترنت را بوجود می آورند، از استانداردهای فنی مشترک، یا پروتکل های اینترنتی استفاده می کنند. پروکل ها امکان تبادل اطلاعات رایانه ها با یکدیگر را فراهم می آورند. ارتباطات بینابینی اغلب از امکانات و ادواتی که در مالکیت بخش خصوصی است و بصورت انتفاعی اداره می شود، بهره می برند. در برخی حوزه ها، ارتباطات اینترنتی شدیدآ تحت سیطره قوانین و مقررات قرار می گیرد. در جاهای دیگر، این قواعد بصورت محدود بوده یا عملاً وجود ندارند.

پایه‌ای ترین استانداردی که تمامی ابزار و ادوات موجود در اینترنت جهانی با یکدیگر متحد و مرتبط می کند، پروتکل اینترنت (IP) نامیده می شود.

استانداردهای تشخیص تجهیزات در شبکه

زمانی که رایانه شما به اینترنت متصل می شود، معمولاً یک آدرس IP عددی به آن تخصیص می یابد. همانند آدرس پستی، آدرس IP یک رایانه مجزا را در شبکه اینترنت شناسایی می کند. اما برخلاف آدرس پستی، یک آدرس IP ضرورتاً به صورت دائم با یک رایانه خاص در ارتباط نمی باشد. بنابراین، زمانیکه رایانه شما از اینترنت قطع ارتباط کرده و در زمانی دیگر مجدداً وصل می شود، ممکن است آدرس IP منحصر بفرد دیگری به آن اختصاص می یابد. نسخه پروتکل اینترنتی که در حال حاضر عمدتآ مورد استفاده قرار می گیرد،IPv4 می باشد. در پروتکل IPv4، یک آدرسIP شامل چهار عدد در دامنه بین 255-0 می‌باشد که با نقطه از یکدیگر جدا می شوند. (به عنوان مثال 207.123.209.9)

نام های دامنه (DOMAIN) و آدرس‌هایIP

تمامی سرورهای اینترنت، از جمله آن‌هایی که میزبانی وب سایت‌ها را برعهده دارند، نیز دارای آدرس IP هستند. بعنوان مثال، آدرس IP وب سایت www.witness.org عبارتست از......

از آنجاییکه به خاطر سپردن آدرس‌های IP، آسان نبوده و این آدرس‌ها ممکن است با گذشتن زمان دچار تغییر شوند، سیستم‌های خاصی تعبیه شده‌اند که کار رسیدن شما به مقصدتان در اینترنت را آزاد می کنند. این سیستم را سیستم نام دامنه(DNS) می نامند که در آن مجموعه‌ای از رایانه ها با توان مرتبط کردن آدرس‌های IP به نامهایی که قابل یادآوری می باشند، در خدمت رایانه شما قرار می گیرند.

برای مثال، برای دسترسی به آدرس وبسایتwitness، به جای واردکردن 216.92.171.152 ، آدرس www.witness.org که به عنوان نام دامنه آن نیز شناخته می شود، وارد می کنید. رایانه شما سپس پیغامی را با این نام، به یک سرور DNS ارسال می دارد. پس از آنکه سرور DNS، نام دامنه را به یک آدرس IP ترجمه نمود، آنگاه اطلاعات موردنظر با رایانه شما به اشتراک گذاشته خواهد شد. این سیستم باعث می‌شود تا مرور وب و سایر کاربردهای اینترنتی، آسانتر برای انسان‌ها و راحت‌تر برای رایانه ها شود.

به لحاظ ریاضی،IPv4 امکان برقراری ارتباط بین 4/2 میلیارد رایانه را از طریق اینترنت فراهم می نماید. همچنین فن آوری وجود دارد که اجازه می‌دهد چندین رایانه از یک IP مشترک استفاده کنند. در آغاز سال 2011، مخزن آدرس‌های موجود، کمابیش به انتهای ظرفیت خود نزدیک شد. در نتیجه، پروتکل IPv6 که دارای ظرفیت به مراتب وسیعتری از آدرس‌های منحصر به فرد است، ابداع شد. آدرس‌هایIPv6 از آدرس‌های سنتیIPv4 به مراتب طویل تر، و بخاطر سپردن آن‌ها حتی سخت تر است. مثال زیر نمونه‌ای از یک آدرس IPv6 است:

2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334

اگرچه از آغاز سال 2011 تا بحال [زمان نگارش این مجموعه] کمتر از 1 درصد اینترنت از پروتکلIPv6 استفاده می کند، اما این درصد به احتمال زیاد در آینده نزدیک بسیار تغییر خواهد کرد.