تبلیغات
برق و الکترونیک - زیرساختهای اینترنت چگونه است و آی تی

زیرساختهای اینترنت چگونه است و آی تی

تاریخ:پنجشنبه 10 شهریور 1390-01:43 ق.ظ

چطور

 

زیرساخت‌های شبکه جهانی اینترنت

 

كار می‌كنند؟


اینترنت پدیده‌ای است كه زندگی بدون آن برای بسیاری از انسان‌ها، دیگر غیرقابل تحمل و حتی غیرممكن است.
همه ما بااینترنت سر و كار داریم. اما اینترنت چگونه كار می‌كند؟ چه اجزایی دارد و مهم‌تر این كه به چه كسی تعلق دارد؟ به سروری كه از طریق آن وارد دنیای مجازی وب می‌شویم؟ به ما  كه كاربران آن هستیم؟
در واقع هیچكدام . چون اینترنت نه به ما كه به هیچ كس دیگری تعلق ندارد.
اینترنت مجموعه‌ای جهانی از شبكه‌های بزرگ و كوچك است كه به هم پیوسته‌اند و نام اینترنت (شبكه‌های در هم تنیده) از همین مجموعه گرفته شده است.
اینترنت كارش را سال 1969 با چهار هسته یا سیستم كامپیوتری میزبان شروع كرد اما امروز میلیونها مورد از آنها در سراسر جهان وجود دارند.
البته این كه گفته می‌شود اینترنت صاحب ندارد بدان معنا نیست كه هیچ كس بر آن نظارت ندارد. یك موسسه غیرانتفاعی به نام انجمن اینترنت (Internet Society) كه در سال 1992 تشكیل شده است مسئول نظارت بر  آن است و مراقب است كه پروتكل‌ها و قوانینی كه در مورد اینترنت تصویب شده‌اند، در سراسر جهان اجرا شوند.

تسلسل شبكه‌ها
هر كامپیوتری كه به اینترنت وصل است - از جمله كامپیوتری كه با آن این گزارش را می‌خوانید- بخشی از یك شبكه است. شما كه در خانه با یك مودم به یك موسسه ارائه دهنده سرویس‌های اینترنتی (ISP) وصل می‌شوید؛ در محل كار  بخشی از یك شبكه محلی هستید و بیشتر مواقع باز هم از طریق مودم به یك ISP  و از آن به اینترنت وصل می‌شوید و یا اینكه ... .
به هر حال این كه از چه طریق به اینترنت وصل شوید مهم نیست، مهم این است كه با اتصال به اینترنت،  بخشی از دنیای شبكه‌ها می‌شوید.
بسیاری از شركت‌های ارتباطاتی بزرگ بك‌بُن‌های(ستون فقرات) اختصاصی خودشان را دارند كه مناطق زیادی را به هم وصل می‌كنند.

معمولا این شركت‌ها در هر منطقه  یك نقطه حضور( POP) دارند. POP جایی است كه كاربران محلی با استفاده از مودم و تلفن یا خطوط ارتباطی مشخصی به شبكه شركت وصل می‌شوند.
نكته جالب در این باره این است كه در هیچ شبكه‌ ای مرجع كنترل كننده‌ای وجود ندارد و به جای آن چند شبكه سطح بالا وجود دارند كه از طریق نقاط دسترسی شبكه NAP))به هم متصل می‌شوند.

نمونه شبكه‌ای
برای درك این پروسه به این مثال توجه كنید:
شركت A یك ISP بزرگ است. این شركت در هر شهر بزرگی یك نقطه حضور(POP) دارد. این POP ها قفسه‌های پر از مودم‌ هستند كه مشتریان ISP با تلفن به آنها متصل می‌شوند. شركت A خطوطی از  جنس فیبر نوری  را از شركت مخابرات اجاره كرده است تا به وسیله آنها نقاط حضورش را به هم متصل كند.
حالاشركت B را در نظر بگیرید. این شركت از چند ISP كوچك‌تر تشكیل شده است و در هر شهر بزرگ ساختمان‌هایی دارد كه ISPهای آن ماشین‌های ارائه دهنده خود را در آنها مستقر كرده‌اند. این شركت آن قدر بزرگ است كه خودش با استفاده از خطوط فیبر نوری خودش‌ ساختمان‌هایش را به هم متصل كرده است و در واقع ISP هایی كه زیر نظر این شركت كار می‌كنند از این طریق به هم وصل شده‌اند.

نقشه نقاط اتصال مرکز داده uunet در امریکا

در این ساختار تمام مشتریان شركت A می‌توانند با هم ارتباط داشته باشند و تمام مشتریان شركت B با هم در ارتباط هستند. اما هیچ كدام از مشتریان شركت A نمی‌تواند با مشتریان شركت B ارتباط داشته باشد.
برای رفع این مشكل دو شركت توافق می‌كنند با NAPها در شهرهای مختلف ارتباط قرار كنند و انتقال داده‌ها بین مشتریان دو شركت در شهر های مختلف از طریق نقاط دسترسی شبكه انجام می‌گیرد. تحت این شرایط تمام كامپیوترهایی كه به اینترنت وصل می‌شوند با هم ارتباط خواهند داشت.

پلی برای انتقال اطلاعات
تمام این شبكه‌ها برای برقراری ارتباط با یكدیگر به نقاط دسترسی شبكه، بك‌بُن‌ها (ستون فقرات) و روترها (راهبان) نیاز دارند. نكته جالب توجه در این پروسه این است كه یك پیغام می‌تواند در كسری از ثانیه از كامپیوتری به كامپیوتر دیگر برود و با عبور از شبكه‌های مختلف،  نیمی از جهان را بپیماید.
اما این پیغام‌ها از كدام مسیر باید رفت و آمد كنند.

 مشخص كردن این مسیرها به عهده روتر‌ها است. روتر‌ها(راهبان‌ها) مشخص می‌كنند كه اطلاعات از كدام مسیر از یك كامپیوتر به كامپیوتر دیگر بروند.
آنها در واقع كامپیوتر‌های حرفه‌ای و قدرتمندی هستند كه پیغام‌های ما را می‌فرستند  و از طریق هزاران مسیری كه تعریف شده است انتقال پیغام را سرعت می‌بخشند.
یك روتر(راهبان) دو وظیفه مجزا اما مرتبط با هم دارد:
    - تضمین می‌كند كه اطلاعات به جایی كه نباید بروند، نروند.
    - تضمین می‌كند كه اطلاعات به مقصد مورد نظر برسد.
به دلیل انجام این كارها، روتر‌ها نقش بسیار موثری در نحوه ارتباط دو شبكه كامپیوتری ایفا می‌كنند. روتر‌ها دو شبكه را به هم متصل می‌كنند و  اطلاعات میان آن دو را رد و بدل می‌كنند. آنها همچنین از شبكه‌ها در برابر انتقال بی‌مورد اطلاعات محافظت می‌كنند. بدون توجه به تعداد شبكه‌ها،‌ طرز كار روتر‌ها  بدون تغییر باقی می‌ماند.
از آنجا كه اینترنت از ده‌ها هزار شبكه مختلف تشكیل شده است، استفاده از روتر‌هادر آن ضروری است.

بك‌بُن‌ها
اولین بك‌بُن دنیا در سال 1987 توسط بنیاد ملی علم آمریكا  (NFS) درست شد. این بك‌بُن كه NSFNET نام داشت یك خط T1 بودكه 170 شبكه كوچك‌تر را به هم متصل می‌كرد و با سرعت انتقال 554/1 مگا بایت در ثانیه كار می‌كرد. یك سال بعد NSF با همكاری IBM و MCI بك‌بُن T3 (45 مگا بایت بر ثانیه) ایجاد كرد.
بك‌بُن‌ها معمولا شاهراه‌هایی از جنس فیبر نوری هستند. این شاهراه‌ها از چندین فیبر نوری در هم تنیده تشكیل شده‌اند تا ظرفیت انتقال داده‌هایشان بیشتر شود.
 این كابل‌ها با  علامت OC مشخص می‌شوند مانند: OC-3 ،OC-12 یا OC-48 . یك OC-3 توانایی انتقال 155 میلیون بایت را در ثانیه دارد در حالی كه یك OC-48 می‌تواند 2488 میلیون بایت(488/2 گیگا بایت) را درثانیه انتقال دهد.
برای این كه به سرعت بالای بك‌بُن‌های مدرن پی ببریم كافی است آنرا با مودم‌های معمولی 56K مقایسه كنیم كه 56000 هزار بایت را در ثانیه منتقل می‌كنند.
امروزه شركت‌های بسیاری وجود دارند كه بك‌بُن‌های با ظرفیت بالای خود را دارند و به نقاط اتصال متفاوتی در سراسر جهان متصل‌اند. در این حالت هر  كاربر اینترنتی، بدون توجه به موقعیت جغرافیایی‌اش و شركتی كه از آن برای اتصال به اینترنت استفاده می‌كند می‌تواند با هر كاربر دیگری در زمین به راحتی صحبت كند.
اینترنت موافقت‌نامه‌ای تو در تو و بسیار عظیم بین شركت‌ها است تا به صورت مجانی با هم ارتباط برقرار كنند.

پروتكل اینترنتی: نشانی‌های IP
هر كامپیوتری در اینترنت یك شماره اختصاصی دارد كه به آن نشانی IP میگویند.
IP علامت اختصاری پروتكل اینترنتی ‌است؛ زبانی كه كامپیوترها به ‌وسیله آن با هم ارتباط برقرار می‌كنند. یك پروتكل، راه از پیش تعریف شده‌ای است كه هرگاه كسی می‌خواهد از یك سرویس استفاده كند، از طریق آن وارد عمل می‌شود.
این «استفاده كننده» (كاربر) در این جا می‌تواند یك شخص حقیقی‌ و یا یك برنامه  مثل نرم افزارهای  استفاده كننده از اینترنت باشد.
یك IP معمولا بدین شكل است:
38.113.162.42
ما انسان‌ها برای اینكه این نشانی‌ها را راحت حفظ كنیم، آنها را به صورت بالا می نویسی (كه البته این هم راحت نیست) اما كامپیوترها به صورت باینری یا با هم ارتباط برقرار می‌كنند‌ و نشانی IP بالا به زبان باینری بدین شكل است:
100110.111001. 10100010. 101010
به عدد چهار بخشی موجود در IP اوكتتز(اوكتتز از ریشه عدد هشت یونانی گرفته شده است) گفته می‌شود چون هر كدام از آنها در صورت تبدیل به فرم باینری (دو دوئی) هشت موقعیت دارند. اگر این موقعیت‌ها را به هم اضافه كنیم می‌شود 32 و دلیل این كه به نشانی‌های IP اعداد 32 بایتی می‌گویند همین است.
از آن جا كه هر كدام از این موقعیت‌ها در سیستم باینری می‌توانند دو حالت داشته باشند  (صفر یا یك)، تعداد نهایی حالات تركیب آنها در اوكتتز، 232  یا  4,249,967,296تعداد منحصر به فرد است.
در ازای تقریبا 4.3 میلیارد تركیب محتمل، اعداد خاصی به عنوان نشانی‌های  ‌IP مشخص انتخاب شده‌اند.
برای نمونه، نشانی 0.0.0.0 برای شبكه‌های پیش‌فرض در نظر گرفته شده است و نشانی 255.255.255. 255 برای broadcastها.
اوكتتز‌ها به جز جدا كردن اعداد كار دیگری هم دارند. از آنها برای ساخت كلاس‌هایی از IP ها استفاده می‌شود كه می‌توانند در موارد خاص تجاری، دولتی و ... استفاده شوند.
 اوكتتز‌ها به دو بخش نت(Net) و هاست(Host) تقسیم می‌شوند.بخش نت همیشه اولین اوكتتز را در بر می‌گیرد و از آن برای یشناسایی شبكه‌ای كه كامپیوتر به آن تعلق دارد استفاده می‌شود. هاست(كه گاهی به آن Node هم گفته می‌شود) كامپیوترهای حقیقی را در شبكه مشخص می‌كند. بخش هاست همیشه آخرین اوكتتز را در بر می‌گیرد.

پروتكل اینترنت: سیستم نام دامنه
وقتی كه اینترنت در دوران ابتدایی‌اش به سر می‌برد، از تعداد كمی كامپیوتر كه بوسیله مودم‌ها و خطوط تلفن با هم در ارتباط بودند، تشكیل شده بود.
در آن زمان برای این كه ارتباط بین دو كامپیوتر برقرار شود كاربران باید IP  كامپیوتری را كه می‌خواستند با آن ارتباط برقرار كنند تهیه می‌كردند. برای نمونه نشانی IP یك كامپیوتر 216.27.22.162 بود و كاربر برای برقراری ارتباط با آن باید آن را تهیه می‌كرد. در اوایل این كار چندان سخت نبود اما با گسترش استفاده‌كنندگان اینترنت، تهیه IP دیگران دیگر غیر ممكن شد.
اولین راه‌حل یك تكست فایل ساده بود كه توسط مركز اطلاعات شبكه‌ها تهیه شد و نام‌ها را به نشانی‌های IP هدایت می‌كرد. به زودی این فایل به قدری كند و ناكارآمد شد كه نمی‌شد آن را مدیریت كرد. در سال 1983، دانشگاه وییسكانسین سیستم نام‌ دامنه (DNS) را ابداع كرد كه نام‌های تكست را به صورت خود‌كار به نشانی‌های IP  هدایت می‌كرد.
در این روش شما به جای این كه IP یك سایت،‌ مثلا
www.mobin-group. com  را حفظ كنید تنها www.mobin-group. com را حفظ می‌كنید.

URL ؛ مكان‌نمای یكسان منبع (نشانی سایت)
وقتی كه شما از اینترنت استفاده می كنید یا یك میل می‌فرستید، از یك نام دامنه استفاده می‌كنید كه این كار را برای شما انجام می‌دهد. برای نمونه نشانی http://www.mobin- group.com نام دامنه mobin-group. com را در بر دارد. همین نام دامنه در example@mobin- group.com هم وجود دارد. هر بار كه ما از یك نام دامنه استفاده می‌كنیم، از سرورهای سیستم نام دامنه (DNS) استفاده می‌كنیم كه نام‌های دامنه قابل خواندن برای انسان را به IPهای قابل فهم برای ماشین تبدیل می‌كند.

نام‌های دامنه سطح بالا كه به آنها دامنه‌‌های سطح اول هم گفته می‌شود این‌ها هستند: .COM، .ORG ، .IR،  .NET ، .EDU و .GOV.
چند سایت معروف كه از دامنه .COM استفاده می‌كنند این‌ها هستند:
• Google
• Yahoo
• Microsoft
هر نامی در دامنه سطح بالای COM. باید منحصر به فرد باشد. كلمه همیشگی سمت چپ مثل WWW ، نام میزبان است كه نام یك ماشین خاص (با یك IP خاص) را در یك دامنه مشخص می‌كند.
یك دامنه داده شده می‌تواند به صورت بالقوه نام میلیون‌ها هاست(میزبان) را تا زمانی كه در آن منحصر به فرد هستند در بر بگیرد.
سرورهای سیستم نام‌ دامنه(DNS)،  درخواست‌ها را از برنامه‌ها و دیگر سرورهای نام‌ دریافت می‌كنند تا نام‌های دامنه را به نشانی‌های IP تبدیل كنند.
وقتی كه یك درخواست به سرور سیستم نام‌دامنه وارد می‌شود، سرور یكی از چهار كار زیر را بر روی آن انجام می‌دهد:
1- با یك نشانی IP به آن جواب می‌دهد چون نشانی IP دامنه درخواست شده را می‌داند.
2- با دیگر سرور‌های سیسم نام‌ دامنه تماس می‌گیرد و سعی می‌كند نشانی IP نام درخواست شده را پیدا كند. البته سرور شاید چندین بار این كار را انجام دهد.
3- امكان دارد بگوید: من نشانی IP دامنه‌ای كه شما خواسته‌اید ندارم اما نشانیIP سرور دیگری را به شما می‌دهم كه نشانی‌های بیشتری از من می‌داند.
4- یك پیغام ارور(Error) می‌فرستد، چون دامنه درخواست شده یا وجود ندارد یا دیگر اعتبار ندارد.
برای درك این پروسه بهتر است به این نمونه توجه كنید:
فرض كنید شما نشانی www.mobin-group. com را در مرورگر خود تایپ می‌كنید. مرورگر برای یافتن نشانی IP به یك سرور  سیستم نام‌ دامنه(DNS) مراجعه می‌كند. این سرور هم جستجو را با تماس با یكی از روت سرور‌ها(سرورهای اصلی)  آغاز می‌كند.
روت سروها نشانی‌های IP تمام DNS سرورها را كه با دامنه‌‌های سطح بالا(.COM  ،.NET  ،.IR  و... ) كار می‌كنند دارند. سرور DNS شما از روت‌ سرور 
www.mobin-group. com را می‌خواهد. اگر روت سرور این IP را نداشته باشد می‌گوید:« من IP درخواست شما (www.mobin-group. com) را ندارم اما IP سرور دامنه‌‌های .IR را به شما می‌دهم».
آن وقت سرور نام دامنه شما، یك درخواست به سرور  دی‌ان‌اس‌ .IR می‌فرستد و از آن می‌پرسد كه آیا نشانی IP برای
www.mobin-group. com می‌شناسد یا نه. سرور DNS دامنه‌های IR، نشانی‌های IP سرور نامی را كه با دامنه www.mobin-group. com در ارتباط‌ هستند می‌شناسند، به همین خاطر درخواست شما را به آنها ارجاع می‌دهد.
سرور نام شما سپس به سرور دی‌ان‌اس
www.mobin-group. com  مراجعه می‌كند و می‌پرسد كه آیا این سرور DNS ، نشانی IP www.mobin-group. com را می‌شناسد یا نه.
این سرور قطعا نشانی IP مورد درخواست ما را دارد بنابر این آن‌را به سرور DNS ما می‌‌دهد. این سرور هم آن را به مرورگر ما می‌دهد و مرورگر برای دریافت یك صفحه وب از
www.mobin-group. com به سرور مراجعه می‌كند.
یكی از كلیدهای موفقیت در  انجام چنین كاری افزونگی تكرار و فراوانی است. در هر سطح چندین سرور DNS وجود دارد و هر گاه یك درخواست به جواب نرسد چندین سرور دیگر برای رسیدن به جواب وجود دارد. كلید دیگر  cashing است.
وقتی كه یك سرور  DNS یك درخواست را به جواب می‌رساند، نشانی IP دریافت شده را ذخیره می‌كند. و وقتی كه یك درخواست دامنه .IR  را به یك روت سرور ارجاع می‌دهد، نشانی IP سروری را كه IP دامنه‌های .IR را دارد ذخیره می‌كند تا دفعه بعد كه دوباره درخواستی برای نشانیIP دامنه .IR دریافت كرد بدون واسطه روت سرور به همین سرور DNS مراجعه كند.
سرور DNS این كار را می‌تواند برای هر درخواست انجام دهد و cashing به آن این اجازه را می‌دهد كه از جستجو‌های بی‌مورد دست بردارد.
سرورهای DNS روزانه به میلیاردها درخواست پاسخ می‌دهند و وجود آنها برای عملكرد روان اینترنت بسیار ضروری است.
این حقیقت كه این مراكز اطلاعاتی بسیار گسترده و پراكنده به این خوبی و البته به دور از چشم ما كار می‌كنند، گواه طراحی بی‌نظیر آنهاست.

كلاینت‌ها و سرورها
سرورها دسترسی یه اینترنت را برای ما میسر می‌كنند. تمام ماشین‌های موجود در اینترنت یا سرور هستند یا كلاینت. سرورها دستگاه هایی هستند كه به دیگر ماشین‌ها سرویس ارائه می‌دهند و ماشین‌هایی كه از آنها برای برقراری ارتباط با سرورها استفاده می‌شود كلاینت هستند.
در فضای اینترنت، این سرور‌های وب،‌ سرورهای ایمیل، سرورهای FTP و دیگر سرورها هستند كه نیازهای ما برای ایجاد ارتباط  را برطرف می‌كند.
وقتی كه شما می‌خواهید به
mobin-group. com/article- topic-1.html متصل می‌شوید تا یك صفحه را بخوانید، از یك كلاینت (كامپیوتری كه پشت آن نشسته‌اید) استفاده می ‌كنید.
در واقع ابتدا به سرور وب
www.mobin-group. com دسترسی پیدا می‌كنید؛ ماشین سرور صفحه‌ای را كه شما درخواست كرده‌اید پیدا می‌كند و برایتان می‌فرستد. كلاینت‌هایی هم كه به یك ماشین سرور متصل می‌شوند همین كار را با یك منظور مشخص انجام می‌هند؛ یعنی درخواست‌هایشان را به یك نرم افزار مشخص سرور كه در یك ماشین سرور فعال است هدایت می‌كنند.
هر سرور یك نشانی IP ثابت دارد كه به ندرت تغییر پیدا می‌كند. در مقابل یك كامپیوتر خانگی كه از طریق مودم شماره‌گیری می‌كند هر بار كه به ISP متصل می‌شود یك نشانی IP دریافت می‌كند.
این IP تا هنگامی كه شما به اینترنت وصل هستید منحصراً در  اختیار شماست اما هر بار كه به یک ISP متصل شوید، یك IP  جدید دریافت خواهید كرد. بدین ترتیب ISP  به جای این كه هر مشتری را با یك IP بشناسد، هر مودم را با یك IP می‌شناسد.

پورت‌ها
وقتی‌ كه یك كلاینت به وسیله یك پورت به یك سرویس متصل می‌شود، از یك پروتكل مشخص استفاده می‌كند. پروتكل‌ها معمولاً به صورت تكست هستند و به سادگی تعریف می‌كنند كه چگونه كلاینت‌ها و سرورها با هم ارتباط برقرار می‌كنند. هر وب سرور در اینترنت پروتكل انتقال تكست‌های هایپر (HTTP) را می‌شناسد.
اجزایی كه طرز كارشان در این گزارش معرفی شدند (شبكه‌ها، روتر‌ها [راهبان‌ها]، نقاط دسترسی شبكه[NAP]، سیستم نام‌‌های دامنه[DNS] و سرورهای پرقدرت)، جیزهایی هستند كه ما برای دسترسی به اینترنت به آنها نیاز داریم.
نكته جالب در مورد آنها این است كه این سیستم‌های عریض و طویل دسترسی ما به اینترنت را تنها در چند میلیونیوم ثانیه امكان‌پذیر می‌كنند.
این اجزا در دنیای مدرن بسیار مهم هستند چرا که بدون آنها دسترسی به اینترنت ممكن نیست و دنیای بدون اینترنت هم برای بسیاری از ما معنایی ندارد.

http://powercontrol.mihanblog.com/extrapage/792


داغ کن - کلوب دات کام
نظرات()