شبكة الإنترنت هي نظام عالمي يربط مجموعة كبيرة من شبكات الكمبيوتر باستخدام مجموعة من البروتوكولات ، تدعى بروتوكولات الإنترنت ، وذلك من أجل ربط المليارات من الأجهزة (الكمبيوترات ، والخوادم ، والأجهزة اللوحية ، وأجهزة الهواتف المحمولة ، والكاميرات ، والطابعات ، وغيرها) . بدأت شبكة الإنترنت لأول مرة في عام 1969 في ولاية كالفورنيا الأمريكية ، وقد بدأت في البداية موجهة للأغراض العسكرية والتعليمية ، ثما ما لبثت في عام 1988 أن دخلت دول أخرى تباعًا إلى الشبكة النامية ، التي نمت في أواخر القرن الماضي ، وأوائل القرن الحالي بمعدلات غير مسبوقة ، إلى أن وصلنا اليوم إلى أن حوالي نصف تعداد سكان العالم أصبحوا يمتلكون اتصالاً بالإنترنت . الكثير من الأشخاص يستخدمون الإنترنت لكنهم لا يعرفون كيف تعمل الإنترنت ، وفي هذا المقال ، سنقوم بشرح كيف تعمل الإنترنت من خلال عدة أسئلة تغطي كل ما تحتاج إلى معرفته عن هذه الشبكة العملاقة .
كل ما تحتاج إلى معرفته عن شبكة الإنترنت وطريقة عملها
ما هي شبكة الإنترنت ؟
الإنترنت ما هي إلا شبكة مثل شبكات الكمبيوتر العادية التي من الممكن إقامتها داخل منزلك أو مؤسستك من أجل نقل البيانات وتداولها بين عدة أجهزة كمبيوتر بدون الحاجة إلى وسائط نقل مادية ، الإنترنت هي عبارة عن شبكة ، لكنها شبكة كبيرة جدًا لدرجة أنها تشمل العالم كله ، تقوم الإنترنت بالربط بين أجهزة الكمبيوتر العادية (الموجودة في المنازل والمتاجر والشركات والمدارس) أو بين الخوادم (أجهزة كمبيوتر أيضًا لكنها مصممة بحيث تقوم بتوزيع البيانات على من يطلبها) .
ما هي الأجهزة التي يمكنها الاتصال بشبكة الإنترنت ؟
مؤخرًا أصبح بإمكان عدة أجهزة الاتصال بشبكة الإنترنت مباشرة ، مثل الأجهزة اللوحية ، وأجهزة الهواتف المحمولة ، وحتى بعض الكاميرات الرقمية الحديثة التي تستخدم طرقًا من أجل مشاركة الصور مباشرة عبر الإنترنت ، وكذلك راديو الإنترنت الذي يقوم بالتواصل مع محطات الراديو التي تبث عبر شبكة الإنترنت فقط ، وأيضًا بعض الأجهزة الحديثة مثل الثلاجات التي تقوم محاولات من أجل ربطها بشبكة الإنترنت لمساعدة الأشخاص على معرفة بعض المعلومات الحيوية عن الأطعمة المخزنة فيها ، وكذلك طلب الأطعمة بشكل آلي .
كيف يتم ربط هذه الكمية الكبيرة من الأجهزة ؟
في الواقع لا توجد وسيلة واحدة لربط الأجهزة المتصلة بشبكة الإنترنت ، حيث تتنوع وسائل الربط بين شبكات الهاتف النحاسية القديمة ، وكابلات الألياف الضوئية ، والاتصالات اللاسلكية (باستخدام موجات الراديو) ، والربط باستخدام الأقمار الصناعية ، ومن أجل تحقيق اتصال بين جهازين على شبكة الإنترنت ، قد تحتاج إلى المرور عبر كل هذه الوسائل من أجل الوصول إلى الجهاز .
ما هي استخدامات شبكة الإنترنت ؟
الوظيفة الأساسية لشبكة الإنترنت هي نقل المعلومات الرقمية (التي تستطيع أجهزة الكمبيوتر والأجهزة الإلكترونية التعامل معها) من مكان إلى مكان آخر ، وكل الأجهزة التي تتصل بشبكة الإنترنت تتعامل مع هذه البيانات بنفس الطريقة ، بغض النظر عن محتوى هذه البيانات ، مثلها بالضبط مثل خدمة البريد الورقي ، حيث أن وظيفة النظام البريدي هو نقل الرسائل بين الأشخاص المتراسلين بغض النظر عن ماهية محتوى الرسائل ، نفس الأمر بالنسبة لشبكة الإنترنت ، حيث يتم نقل جميع أنواع البيانات في حزم من نفس النوع ، لكن مرونة شبكة الإنترنت وأجهزة الكمبيوتر مكنت من استخدام الإنترنت في العديد من التطبيقات ، مثل تصفح مواقع الويب ، وتبادل الصور ومقاطع الفيديو ، والتراسل النصي الفوري ، وإرسال رسائل البريد الإلكتروني ، كل ما تحتاج إلى القيام به ، هو إنتاج برنامج يقوم بتحويل البيانات التي تريد نقلها إلى حزم بيانات تستطيع شبكة الإنترنت التعامل معها ، ومن ثم على الجانب الآخر يتم تحويل هذه الحزم إلى الصيغة الأصلية التي تم إرسالها بها ، هذه الطريقة مكنت من اختراع الكثير من البرامج من أجل نقل أنواع متعددة من البيانات ، وأصبح اليوم بإمكاننا أن نقوم بإجراء المكالمات الصوتية ، ومكالمات الفيديو ، وتبادل الأفلام ، والأغاني ، حتى إنه أصبح من الممكن نقل الروائح عبر شبكة الإنترنت ، وذلك عن طريق تحويلها إلى حزم بيانات يمكن نقلها ، وإعادة إنتاجها عند الطرف المستقبل .
كيف يتم نقل البيانات عبر شبكة الإنترنت ؟
لنتخيل شبكة الإنترنت على أنها شبكة من الهواتف الأرضية العادية ، في الحقيقة ، حتى تقوم بعمل اتصال من هاتف أرضي إلى آخر ، يجب أن يكون لديك اتصال سلكي مباشر بهذا الهاتف ، هذا الاتصال السلكي يجب أن يكون مخصصًا لك وحدك ، بدون أن يستطيع أي أحد أن يقوم باستخدام هذا الاتصال في إجراء أي مكالمات أخرى ، في القدم ، كان يتم إنشاء هذا الاتصال بشكل يدوي ، عن طريق عامل التحويلة ، الذي كان يقوم -بشكل حرفي- بتبديل وضعية الأسلاك من أجل أن يقوم بإنشاء اتصال بينك وبين الشخص المطلوب ، ليسمح لك بإجراء المكالمة ، هذا الأمر تطور لاحقًا وأصبح يتم الاستغناء عن العامل والقيام بعملية التبديل في الدوائر عن طريق مقسم إلكتروني ، لكن المبدأ ما يزال ساريًا . إذا كانت هذه هي الطريقة المتبعة في تشغيل شبكة الإنترنت حاليًا ، لكان واجبًا عليك أن تنتظر ما يقارب الساعة من أجل إرسال رسالة بريد إلكتروني واحدة ، أو أننا سنضطر إلى زيادة حجم الشبكة بشكل مهول من أجل تسريع عملية تحويل الدوائر .
لكن بدلاً من ذلك ، تستخدم الإنترنت طريقة أخرى تسرع من عملية نقل البيانات بشكل كبير ، حيث تعتمد هذه الطريقة على تقسيم حزم البيانات إلى حزم أصغر بكثير ، كل منها معلمة بإشارة معينة لتعرف طريقها إلى وجهتها النهائية ، ويمكن لهذه الحزم الأصغر أن تسافر عبر طرق مختلفة ، لكنها في النهاية ستتجمع في حزمة واحدة مجددًا قبل أن تصل إلى هدفها ، بهذه الطريقة يمكننا جعل العديد من المستخدمين يتشاركون في نفس خطوط نقل البيانات ، طالما أنه توجد سعة كافية بها ، وبهذه الطريقة نحصل على سرعات نقل فائقة لم يكن من الممكن الحصول عليها لو أننا ما نزال نستخدم أسلوب الدائرة المباشرة بين المصدر والوجهة .
لفهم أفضل لأسلوب عمل شبكة الإنترنت ، عليك أن تتخيل أنك تريد نقل منزلك بالكامل من قارة إلى أخرى ، ما رأيك لو قمت بإحضار رافعة قامت باجتثاث المنزل بكامله ، وصنعت سيارة عملاقة قامت بنقله إلى الميناء ، ومن ثم قمت ببناء سفينة عملاقة للإبحار به في المحيط حتى الوصول به إلى الوجهة النهائية ، الأمر جنوني بكل تأكيد ، لكن ماذا لو قمت بتكسير المنزل إلى قطع أصغر ، إلى قطع من الطوب مثلاً ، ورقمت كل قطعة من الطوب برقم خاص بها ، ومن ثم قمت بإرسالها عبر البريد ، أليس الحل أكثر منطقية؟ ربما تسلك كل قطعة طريقًا مختلفًا ، ربما تستخدم بعضها القطار ، وبعضها تسافر عن طريق البحر ، وربما تنقل بعضها جوًا ، ربما تصل بعض القطع قبل الأخرى ، لكن هذا لا يهمك ، المهم هو وصول جميع القطع ، ومن ثم يكون بإمكانك أن تعيد تركيبها مرة أخرى للحصول على منزلك . بهذه الطريقة وفرت الكثير من الوقت ، والمال ، وأيضًا لم تربك شبكات النقل ، وما يزال بإمكان الآخرين نقل ما يريدون نقله أيضًا باستخدام نفس وسائل المواصلات التي تقوم باستخدامها .
بنفس هذه الطريقة تعمل شبكة الإنترنت ، حيث تجزيء البيانات الكبيرة التي قد تسبب بطيء في الشبكة إذا ما نقلت ككتلة واحدة إلى حزمة أصغر ، ويتم تعريف كل حزمة برقم معين تعرف عن طريقه الوجهة التي عليها أن تسلكها ، وموقعها بين الحزم الأخرى ، وذلك عندما يحين الوقت لتجميع تلك الحزم وإعادتها إلى ما كانت تشكله قبل تقسيمها .
كيف أمكن لشبكة بهذا التعقيد أن تصمد ؟
الإنترنت في الحقيقة أكبر من مجرد نقل رسالة أو رسالتين ، يمكن تخيل حجم البيانات التي تنقل عن طريق شبكة الإنترنت إذا ما عرفنا أنه يوجد على شبكة الإنترنت اليوم ما يقارب من 300 مليون موقع ، يتصفحهم أكثر من 3 مليارات مستخدم ، يرسلون ما يزيد عن 200 مليار رسالة بريد إلكتروني كل يوم وكميات من النصوص والصوتيات والفيديو لا يمكن تخيل حجمها ، فكيف يمكن نقل كل هذه الكميات من البيانات بدون حدوث تخبط أو اختناق في البيانات أو أخطاء بالإرسال ؟ في واقع الأمر ، الفضل في ذلك يعود إلى بروتوكولات الإنترنت TCP / IP ونظام تعريف النطقات DNS
بروتوكول الإنترنت (IP) هو بشكل مبسط نظام لتعيين عناوين الإنترنت ، أي جهاز متصل بشبكة الإنترنت (جهاز كمبيوتر ، أو جهاز لوحي ، أو هاتف محمول أو كاميرا ، أو موجهة إنترنت ، أو حتى ثلاجة) يحصل على عنوان مميز لتعريفه على شبكة الإنترنت يدعى الـ IP ، وهو يأخذ شكل سلسلة من الأرقام مفصولة بنقطة (أو نقطتين) الإصدارة الأقدم من بروتوكول الإنترنت (IPv4) كانت تقدم عناوين IP مع أربعة مجموعات من الأرقام على سبيل المثال 41 .234 .6 .39 أو 194 .95 .1 .57 أو 88 .206 .179 .234 أما النسخة الأحدث IPv6 فهي تطوير للنسخة الأقدم عندما وجدوا أن عدد عناوين الـ IP المتاحة يتناقص يومًا بعد يوم ، مما سيجعلنا في يوم من الأيام نصل إلى نقطة لا يمكن معها إدخال أجهزة أخرى إلى شبكة الإنترنت ، وهو ما عجل بخروج النسخة الجديد التي مكنت من زيادة سعة الإنترنت بشكل كبير ، على سبيل يبدو عنوان IPv6 بالشكل التالي: 2607:5300:0100:0200:0000:0000:0000:1d3b .
بروتوكول التحكم بالإرسال (TCP) هو البروتوكول الحاكم لطريقة نقل الحزم ، وهو الذي يحدد كيف سيتم تكسير الحزم إلى حزمة أصغر ، وكيفية إعطائها أسماءً مميزة ، وكيفية نقلها عبر شبكة الإنترنت ، كما أنه مجموعة أخرى من الأمور ، مثل كيفية التصرف في حلة فقدان إحدى الحزم ، وكيفية إعادة تركيب الحزم مرة أخرى ، وذلك عند الوصول إلى الجهة المقصودة .
نظام أسماء النطاقات (DNS) هو عبارة عن نظام يقوم بالربط بين عناوين الإنترنت (عناوين الـ IP) وأسماء النطاقات ، بدأت الحاجة إلى نظام أسماء النطاقات بعد أن أصبحت هناك حاجة إلى إنشاء مواقع على شبكة الإنترنت ، وبالتالي ظهرت الحاجة إلى إعطاء هذه المواقع أسماءً مميزة ، لأن عناوين الـ IP ليست سهلة الحفظ على الإطلاق ، تخيل على سبيل المثال أنك كنت ستكون مضطرًا إلى كتابة 74 .125 .224 .72 في شريط العنوان بدلاً من كتابة www .google .com (ما يزال بإمكانك الدخول عبر عنوان الـ IP إلى المواقع المختلفة) كان الأمر ليكون شديد الإرباك للمستخدمين ، لذلك ظهر نظام تحديد أسماء النطاقات DNS حيث يتم إعطاء كل عنوان IP اسم نطاق خاص به .
يتكون أي نطاق من مقطعين يفصل بينهما نقطة (google هي المقطع الأول و com هي المقطع الثاني) ، المقطع الثاني في الغالب يشير إلى اسم النشاط ، ويدعى اللاحقة ، على سبيل المثال com تشير إلى company أي شركة ، و net تشير إلى network أي شبكة ، و org تشير إلى organization أي منظمة . كما تتوافر حاليًا الكثير من اللواحق التي تبين نشاط الموقع مثل int للمنظمان الدولية ، و edu للمنظمات التعليمية ، و gov للمنظمات الحكومية ، و adult للمواقع الموجهة للبالغين ، و app لتطبيقات الهواتف المحمولة ، و biz للأعمال ، وغيرها الكثير من اللواحق التي تصف نشاط الموقع ، لكن اللاحقة com ما تزال هي اللاحقة الأكثر استخدامًا ، حتى في المواقع التي لا يتعلق نشاطها بالشركات بأي شكل من الأشكال .
ما هي الأنواع المختلفة من الأجهزة التي ترتبط بشبكة الإنترنت ؟
كما أسلفنا ، هناك الكثير من الأجهزة التي يمكنها الاتصال بشبكة الإنترنت ، وفي الوقت الحالي تتوسع دائرة الأجهزة التي بإمكانها الوصول إلى شبكة الإنترنت يومًا بعد يوم ، لكن بشكل أساسي ، تنقسم الأجهزة المتصلة بشبكة الإنترنت إلى قسمين رئيسيين:
الخوادم (Servers)
وهي الأجهزة التي وظيفتها الأساسية هي تخزين المعلومات ، وتقديمها إلى المستخدمين من النوع الآخر الذين يطلبون هذه المعلومات ، الخوادم هي أجهزة كمبيوتر عادية (لوحة أم ومعالج وذاكرة رام وقرص صلب) لكنها تكون مجهزة بمواصفات خاصة تجعلها مناسبة للمهمة التي تقوم بها ، على سبيل المثال لا تحتاج أجهزة الخوادم إلى شاشات عرض ، وذلك لن المعلومات الموجودة فيها وإدارة الخادم نفسه لا تحتاج إلى الشاشة ، أيضًا الخوادم تكون مجهزة بمعالجات تستطيع الصمود لأزمنة تشغيل طويلة (الخوادم غالبًا ما تشغل 24 ساعة و 7 أيام بالأسبوع) وأيضًا تنصب عليها أنظمة تشغيل مخصصة للخوادم (نسخ من أنظمة التشغيل العادية لكنها مصممة خصيصًا للخوادم ، مثل ويندوز سيرفر ، وأو إس إكس سيرفر ، وبعض توزيعات لينكس الموجهة إلى الخوادم مثل RHEL و CentOS وديبيان) .
هذه الخوادم لا تتواجد في شقق سكنية عادية أو مكاتب ، لكنها تتواجد في ما يدعى مراكز البيانات ، حيث يتم صف عدد كبير من أجهزة الخوادم معًا ، وتهيئة الجو حولها (تغذية منتظمة بالتيار الكهربائي ، وتبريد مستمر ، وصيانة ومتابعة على مدار الساعة من اختصاصيين بالتعامل مع هذه الأجهزة) ويتم كذلك ربطها بخطوط إنترنت سريعة جدًا ، خصوصًا في سرعات الرفع (نقل البيانات من الخوادم إلى المستخدمين الآخرين) وإتاحة الوصول إليها عبر الشبكة ، يمكن لأي شخص امتلاك خادم إنترنت واستخدامه في إنشاء المواقع ، أو غيرها من الاستخدامات ، لكن سيتوجب دفع النفقات الدورية للشركات المشغلة لهذه الخوادم ، كما أن بإمكان أي شخص تحويل أي جهاز متصل بشبكة الإنترنت نظريًا إلى خادم ، لكنه لن يكون بنفس استقرار وكفاءة أجهزة الخوادم الموجودة في مراكز البيانات ، على سبيل المثال ، سيتسبب أي قطع في التيار الكهربائي أو في شبكة الإنترنت في توقف الخادم عن العمل ، أيضًا لن يمكن الحصول على سرعات عالية للاتصال بالإنترنت التي توفرها الخوادم الموجودة في مراكز البيانات الكبيرة .
المتصفحات (Browsers)
وهي الأجهزة الشخصية العادية التي نستخدمها في المنازل ، وفي أماكن العمل ، وفي المدارس ، وغيرها ، كما أن الأجهزة اللوحية وأجهزة الألعاب ، والهواتف المحمولة ، والكاميرات ، تعتبر من هذا النوع ، هذا النوع لا يحتاج إلى أن يظل موصلاً بشبكة الإنترنت على الدوام ، حيث أنه لا يوجد من يعتمد عليه في الحصول على بيانات معينة .
كما رأينا ، شبكة الإنترنت هي عبارة عن شبكة عملاقة تربط بين مليارات من الأجهزة المختلفة حول العالم ، ويمكن لعدد كبير من الأجهزة الاتصال بهذه الشبكة ، حيث يتم ربط الأجهزة المختلفة بطرق مختلفة ، من أجل استخدامها في العديد من الاستخدامات التي تعتمد مبدأ نقل البيانات بين جهازي كمبيوتر ، تحدثنا أيضًا عن أسلوب نقل البيانات على شبكة الإنترنت ، وأوضحنا البروتوكولات المستخدمة في تنظيم الاتصالات التي تتم عبر شبكة الإنترنت ، وأخيرًا قسمنا أنواع الأجهزة التي تتصل بشبكة الإنترنت إلى نوعين أساسيين ، الخوادم ، والمتصفحات .
