Как работи интернетът
Ще разбереш как едно съобщение се разбива на пакети, намира пътя си през рутери и кабели на дъното на океана и стига за части от секундата.
Бип-бип! Загадка от Робко: пращаш снимка на приятел в друг град и тя пристига за секунда. Но по кой път е минала и как не се е загубила?
История от живота
На 29 октомври 1969 г. студенти от Калифорнийския университет в Лос Анджелис се опитали да пратят думата LOGIN до компютър в Станфордския изследователски институт, на около 500 км. Мрежата се казвала ARPANET и имала само няколко компютъра. Успели да пратят буквите L и O и... системата се сринала. Така първото съобщение в историята на интернет станало LO, като английското lo (ето!). Около час по-късно опитали пак и думата минала цялата. От тези две букви започнала мрежата, която днес свързва милиарди устройства.
Разбери го стъпка по стъпка
- Пакети
Твоята снимка не пътува наведнъж. Компютърът я нарязва на хиляди малки парчета, наречени пакети. Всеки пакет носи адрес на получателя и номер, за да могат накрая да се подредят правилно.
- IP адреси
Всяко устройство в мрежата има адрес, наречен IP адрес, например 192.168.1.15. Старият вид адреси (IPv4) са от 32 бита, което дава около 4,3 милиарда адреса. Те не стигнали, затова се въвежда IPv6 със 128 бита и огромен брой адреси.
- DNS: телефонният указател
Ти пишеш име на сайт, но компютрите разбират само числа. Специални сървъри, наречени DNS, превръщат името в IP адрес. Това става за милисекунди, преди сайтът да започне да се зарежда.
- Рутерите: кръстовища
Рутерите са като умни кръстовища. Всеки пакет минава през много рутери и всеки избира накъде да го прати по-нататък. Различни пакети от една снимка могат да минат по различни пътища!
- Кабели под океана
Wi-Fi стига само до рутера у вас. Оттам данните тръгват по кабели, често оптични, където информацията пътува като светлина. Огромна част от връзките между континентите минава по кабели на дъното на океаните, а не през сателити.
Представи си така: Интернетът е като да пратиш пъзел по пощата в много отделни пликове. Всеки плик има адрес и номер, пощите ги пращат по различни пътища, а приятелят ти накрая подрежда парчетата по номерата и сглобява картината.
- 11. НарязванеТелефонът разделя снимката на пакети с номера
- 22. АдресDNS превръща името на услугата в IP адрес
- 33. Wi-FiПакетите отиват до домашния рутер
- 44. ДоставчикИнтернет доставчикът ги праща по оптични кабели
- 55. РутериДесетки рутери избират пътя на всеки пакет
- 66. СглобяванеТелефонът на приятеля подрежда пакетите и показва снимката
Решени примери
Какво става, ако един пакет се загуби по пътя?
Правилата на TCP забелязват, че липсва пакет с определен номер, и компютърът на получателя казва: прати ми отново номер 57. Затова файловете пристигат цели, дори мрежата да не е перфектна.
Защо видеоразговорът понякога засича, а изтеглен файл никога не излиза счупен?
При видеото е по-важно да е бързо, затова загубените пакети често просто се пропускат и картината засича за миг. При файла всеки пакет се чака и се праща отново, затова е бавно, но точно.
Защо сайт от Япония се зарежда малко по-бавно от български?
Светлината в оптичния кабел пътува около 200 000 км в секунда. До Япония и обратно са около 18 000 км (поне), плюс много рутери по пътя. Всеки рутер добавя мъничко закъснение.
Внимавай с тези грешки
- Интернетът и уебът (WWW) са едно и също.Интернетът е мрежата от кабели, рутери и правила. Уебът е само една услуга в нея: сайтовете с връзки. Тим Бърнърс-Лий го измисля в CERN през 1989 г., 20 години след първото съобщение в ARPANET.
- Интернетът идва основно от сателити.Сателитен интернет има, но огромната част от данните между континентите тече по подводни оптични кабели.
- Wi-Fi и интернет са едно и също.Wi-Fi е само безжичната връзка между телефона и рутера у вас. Ако рутерът няма връзка навън, Wi-Fi има, но интернет няма.
Задачи
Лесни
Нарисувай пътя на съобщение от твоя телефон до телефона на приятел в друг град. Отбележи поне 4 спирки.
Подсказка
Използвай инфографиката с пътя на снимката.
Отговор
Например: телефон, домашен рутер, доставчик, рутери по пътя, рутер на приятеля, неговия телефон.
IPv4 адресът има 4 числа, разделени с точки, и всяко е от 0 до 255. Кой от тези адреси е невъзможен: 10.0.0.1, 192.168.300.4, 8.8.8.8?
Подсказка
Провери всяко число дали е до 255.
Отговор
192.168.300.4, защото 300 е по-голямо от 255.
Средни
Снимка от 3 MB се нарязва на пакети по около 1500 байта. Приблизително колко пакета са (1 MB = 1 000 000 байта)?
Подсказка
Превърни MB в байтове и раздели.
Отговор
3 000 000 : 1500 = 2000 пакета.
Светлината в оптичен кабел пътува около 200 000 км в секунда. За колко милисекунди сигналът ще измине 2000 км?
Подсказка
Раздели разстоянието на скоростта, после умножи по 1000.
Отговор
10 милисекунди (2000 : 200 000 = 0,01 s).
Трудни
IPv4 адресите са 32 бита. Колко са всички възможни комбинации? Сравни с броя на хората на Земята (около 8 милиарда).
Подсказка
2 на 10 е 1024, около хиляда. 2 на 32 = 4 по 2 на 30.
Отговор
2 на степен 32 = 4 294 967 296, около 4,3 милиарда. По-малко са от хората, а всеки има по няколко устройства, затова адресите не стигат.
Измисли и опиши собствено правило: как получателят разбира, че е получил всички пакети, ако някои пристигат разбъркани?
Подсказка
Помисли какво трябва да е написано на всеки плик с парче от пъзела.
Отговор
Например: първият пакет казва общия брой; всеки пакет носи номер; получателят проверява кои номера липсват и иска да ги пратят отново.
Игра на живия интернет
Цел: Да изиграете с класа как пакетите пътуват през рутери.
- Напиши кратко изречение на лист и го нарежи на 6 ленти, всяка с една дума.
- На всяка лента напиши номер (1 до 6) и името на получателя.
- Петима съученици са рутери, застават на различни места в стаята.
- Предавай лентите на различни рутери, а те ги предават нататък, докато стигнат получателя.
- Скрий една лента по пътя, получателят трябва да каже кой номер липсва и да го поиска отново.
- Получателят подрежда лентите и прочита изречението.
Накрая: Сглобено съобщение и обяснение защо номерата на пакетите са важни.
Тест с точки
10 въпроса, 18 точки, оценка накрая и разбор какво да преговориш.