Как работи интернет инфраструктурата

Всички обичаме интернет и той се е превърнал в основата на много бизнеси по целия свят. Мрежата е част от всекидневието на милиарди хора и много от тях разчитат на нея за работа, комуникация, забавление и дори за здравето си. Свикнали сме да имаме достъп до интернет по всяко време и се замисляме как работи само, когато нещо се обърка и повреди.

Като се има предвид колко голяма и сложна е станала интернет инфраструктурата, е доста впечатляващо, че всичко работи толкова добре през цялото време. От друга страна, точно това беше целта. Интернет инфраструктурата е изградена по такъв начин, че винаги да има няколко алтернативи, за да може да се поддържа свързаност дори и при голяма авария. Поне това е надеждата.

Началото на пандемията през миналата година беше голям тест за интернет. Благодарение на мрежата милиони хора продължиха да работят от дистанция и интернет практически спаси огромен брой бизнеси и работни места. Затова и икономическите последици от пандемията, макар и доста сериозни, не бяха толкова тежки, колкото щяха да са, ако и интернет се беше сринал, когато се получи внезапен рязък скок на потреблението по време на ограничителните мерки. Трябва да се каже, че в началото имаше известни затруднения, но доставчиците на интернет услуги успяха да реагират бързо и ограничиха проблемите до забавяне на връзката на места, но без сериозни и продължителни спирания на достъпа.

Компонентите на интернет инфраструктурата

Днес интернет е изграден с множество разнообразни компоненти, които често остават невъзпяти герои. Нека да разгледаме как работи интернет и ще започнем пътешествието от обикновен потребителски лаптоп. В повечето случаи интернет връзката до един лаптоп идва през Wi-Fi. За целта е нужен и рутер. Самият рутер пък най-често получава интернет връзката си от кабел (оптичен или стандартен LAN кабел). Също така е възможно рутерът да използва мобилна връзка, често това е 4G LTE или сега 5G.

Това са компонентите на предна линия, с които потребителите взаимодействат и познават. Сега влизаме в зоната на интернет доставчиците. Те използват още много голямо разнообразие от устройства и софтуер, за да осигурят на потребителите интернет връзка с висока скорост, ниска латентност и стабилност в продължение на дълъг период от време. Оборудването зависи от типа услуга и връзка. За мобилните услуги са нужни базови станции (т.нар. мобилни клетки). За фиксираните има още оборудване като суичовете например. Те спомагат на комуникацията между устройствата в мрежата и пренасочването на трафика. Суичовете могат да са отделни устройства, рутери или дори сървъри.

Често мрежите използват и защитна стена (firewall). На това ниво те не са просто софтуер, но могат да са отделни хардуерни устройства, които управляват и защитават трафика от и към мрежата. Това може да включва правила за достъпни портове, блокиране или позволяване на връзки според определени правила като произход, тип, обем и др. С толкова много възможности, защитните стени са един от най-сложните елементи на мрежата. Това е така, защото интернет доставчиците трябва да намерят баланс между оптимално ниво на сигурност и максимум свобода на трафика на потребителите. Също така трябва постоянно да са готови за атаки, както и да следят променящите се и еволюиращи способности на хакерите. Затова мрежовата сигурност е цяла отделна ниша, която изисква специализирано оборудване, софтуер и обучени професионалисти.

Следващият компонент е мрежовият сървър. Той също може да бъде най-различни видове. Може да бъде нещо семпло като обикновен компютър с по-мощен хардуер, но може и да бъде самостоятелна сървърна конфигурация. Това зависи в голяма степен от ролята на съответния мрежов сървър. Има огромен брой различни сървъри. Някои от тях бавно стават доста рядко явление, като принт сървър, който позволява на устройствата от една мрежа да използват мрежов принтер. Има и сървъри, които се използват за приложения, както и сървъри за бази данни, за съхранение на файлове и много други. Уеб сървърите са най-разпространени, защото именно към тях се свързват повечето потребители, когато използват интернет.

Да стигнем до сървъра

Една от хубавите черти на интернет е, че може да добавите сървър или клиентско устройство навсякъде. В това отношение е сходен с електричеството – не е нужно специално местоположение или условия, за да се свърже устройство. Просто трябва да е съвместимо и може да се свърже към електропреносната мрежа и да използва електричеството веднага. Подобна е ситуацията и с мрежата. Ако имате интернет връзка (не е от значение дали е жична или безжична), може да добавите всякакво мрежово устройство, което да използва интернет. За разлика от електричеството обаче, трябва да имате предвид, че връзката (в повечето случай) не е неограничена. Макар и да може да добавите множество устройства през една точка, ако шината не е достатъчна, качеството на услугата ще се влоши. Решението често е лесно – просто плащате за по-висока скорост или ограничавате потреблението на едно или няколко устройства.

Обратно към сървърите. Макар и да може да добавите сървър през всяка точка, в повечето случаи компаниите предпочитат специално място. То може да е частно, на собствена територия и често е наричано „сървърна стая“. По-големите компании могат дори да инвестират в изграждането на частен дейта център – голяма сграда, в която има множество сървъри и цялото налично допълнително оборудване, което е нужно за сигурна и стабилна работа. Това включва оборудване за енергия, охлаждане, сигурност и др.

Изграждането и поддръжката на център за данни или сървърна стая е сложна и скъпа задача. Затова много компании предпочитат помощ и решават да наемат място във вече изграден дейта център (това е т.нар. колокация, в която собствени сървъри се слагат в центъра за данни. Друг вариант е наемането на готови сървъри в дейта центъра. Трета опция е използването на споделени сървъри, като това често е най-популярният избор за много компании и е базовата, добре позната клауд услуга. След това клиентите могат да се свързват със сървъра от разстояние и практически имат достъп до него от всяка точка, стига да имат интернет връзка.

В помощ на интернет доставчиците

На пръв поглед всичко това звучи доста лесно, но има още много фактори. Трудно е да се изчисли точно, но се смята, че интернет вероятно вече е над 40 зетабайта (един зетабайт е един трилион терабайта). Също така се смята, че има около 1.9 млрд. интернет страници и макар повечето от тях да не се поддържат активно, това си остава огромен брой потенциални точки за трафик.

Следват и интернет потребителите. Statista изчислява, че към януари 2021г. има 4.66 млрд. активни интернет потребители по целия свят. Неофициалните изчисления гласят още, че има над 10 млрд. свързани устройства. А ако очакванията към интернета на нещата (IoT) се оправдаят, може да имаме дори стотици милиарди свързани устройства, сензори, автомобили и всичко друго каквото човек може да се сети. Ако смятате, че интернет и сега е много широко разпространен, изчакайте още десетина години. Мрежата едва сега започва да се развихря.

Да се управляват всички тези връзки е доста сериозна задача и тя се пада върху плещите на интернет доставчиците. За момента те се справят доста добре, но имат нужда от помощ. Има цял своеобразен свят, който осигурява допълнителна помощ на доставчиците на интернет услуги, за да могат да се справят с трафика. Някои от тях са добре познати като DNS сървъри и CDN (мрежи за „доставка“ на съдържание). Те помагат само за насочването на потребителите в правилната посока и към правилното съдържание.

Всичко това трябва да стане бързо. Много бързо. Тук е мястото на интернет точките за обмен, познати още и като интернет борса (IXP). Това е своеобразен център, към който се свързват различни мрежи и така имат една обща точка. Тя позволява на различните мрежи (на отделни интернет доставчици например) да имат по-къс и бърз път една към друга. По този начин те могат да комуникират почти директно помежду си и това става с по-висока скорост, по-ниска латентност и подобрена ефикасност.

Без IXP мрежите пак могат да комуникират, но тогава данните ще трябва да преминат през повече допълнителни мрежи, за да намерят подходящ път. Това води до по-голямо натоварване за цялостната интернет инфраструктура, увеличава времезакъснението и влошава качеството на услугата. А освен това може и да бъде по-скъпо, тъй като другите мрежи може да поискат заплащане, за да маршрутизират трафика. Затова IXP имат огромно значение за интернет инфраструктурата.

Благодарение на тези обменни точки, цената на интернет услугите се запазва по-ниска. Организацията Internet Society отбелязва, че IXP са от особено значение за развиващите се региони. Например в Африка има много хора, които разчитат на ИНтернет, за да работят от разстояние. Чрез IXP хората там имат достъп до по-бърза и надеждна връзка, без високи разходи, които може да са непосилни за тях, тъй като заплащането в региона е много ниско.

Какво да очакваме от бъдещето

Не трябва да забравяме и подводните интернет кабели, както и сателитната инфраструктура. Благодарение на тях цялата планета има достъп до интернет (макар в отделни региони това все още да е проблем).

Досега разгледахме по-голямата част от компонентите на интернет инфраструктурата, но има и още много елементи. Например софтуерът, който е нужен, за да управлява хардуерното оборудване. А от огромно значение са и хората, които работят в бранша. Мрежовите специалисти са много търсен актив и е очевидно защо. Интернет вече е от огромно значение за глобалната икономика и ролята му тепърва ще става все по-значима.

Това ще изисква създаването и внедряването на нови технологии. Компании по света вече работят по нови разработки за мрежите на бъдещето. Някои от проектите са доста впечатляващи като лазерни и квантови мрежи. Те трябва да имат способността не само да работят със значително по-големи обеми от информация, но и да го правят със скорост, която е практически немислима днес. А в случая на квантовите мрежи се очаква и те да бъдат дефакто невъзможни за хакване. Все още има много работа преди тези проекти да са реалистични за използване в голям мащаб, но бъдещето със сигурност е много интересно и ще бъде особено динамично.

Ако темата за интернет ви допада, ето още една статия, която заслужава да я прочете:

Защо подводните кабели са толкова важни за интернет инфраструктурата