Miten Internet toimii? Visualisoi maailmanlaajuista verkoston kasvua vuodesta 1997 lähtien

Internet on verkon yli tapahtuvan tiedonsiirron selkäranka, sen mahdollistava tekninen infrastruktuuri. Internet on pohjimmiltaan suuri tietokoneiden verkko, jotka ovat "yhteydessä ja kommunikoivat" keskenään.

Internetin historia juontaa juurensa 1960-luvulle. Se luotiin Yhdysvaltain armeijan rahoittamana tutkimusprojektina ja muutettiin sitten julkiseksi infrastruktuuriksi monien yliopistojen ja yksityisten yritysten tuella. Internetiä käyttävät erilaiset tekniikat ovat kehittyneet ajan
myötä, mutta sen toimintatapa ei ole muuttunut paljon.

Miten Internet toimii?

Kun sinun on muodostettava yhteys kahden tietokoneen välille, voit yhdistää ne joko fyysisesti (Ethernet -kaapelilla) tai langattomasti (esimerkiksi Wi-Fi-verkon tai Bluetoothin avulla ). Kaikki nykyaikaiset tietokoneet tukevat erilaisia ​​yhteyksiä.

Huomautus: Tässä artikkelissa puhumme vain kaapeleista, mutta langattomien verkkojen periaate on sama.

Enemmän kuin kaksi tietokonetta voi muodostaa yhteyden verkkoon. Voit liittää niin monta tietokonetta kuin haluat. Lisäämällä yhdistettyjen laitteiden määrää vaikeutat yhteyden muodostamista niiden välille. Jos yrität yhdistää esimerkiksi kymmentä tietokonetta, tarvitset 45 kaapelia yhdeksällä liittimellä per PC!

Tämän ongelman ratkaisemiseksi jokainen verkon laite muodostaa yhteyden erityiseen pieneen tietokoneeseen – reitittimeen. Sillä on vain yksi tehtävä: varmistaa, että yhdeltä tietokoneelta lähetetty viesti pääsee oikealle tietokoneelle. Lähettääkseen viestin tietokoneelle B, tietokoneen A on ensin lähetettävä se reitittimelle, joka puolestaan ​​välittää viestin oikealle tietokoneelle ja varmistaa, ettei sitä toimiteta toiseen laitteeseen.

Kun olemme lisänneet reitittimen verkkokaavioomme, tarvitsemme vain 10 kaapelia sekä pistokkeen jokaiselle tietokoneelle ja reitittimen, jossa on 10 pistoketta.

Verkostoituminen

Jos puhumme pienestä verkosta, yllä oleva vaihtoehto on loistava yhteyden muodostamiseen tietokoneiden välillä. Mutta entä satojen, tuhansien, miljardien laitteiden yhdistäminen? Tietenkin täällä jo yksi reititin ei riitä. Tiedät jo, että reititin on myös tietokone, joten mikä estää meitä yhdistämästä kahta reititintä yhteen? Joten tehdään se.

Yhdistämällä tietokoneet reitittimiin ja sitten reitittimet reitittimiin voimme kasvattaa verkon kokoa loputtomasti.

Tällainen verkko on hyvin samanlainen kuin Internet, mutta olemme unohtaneet jotain. Loimme sen omia tarkoituksiamme varten. Loppujen lopuksi on muitakin verkostoja: ystäväsi, naapurisi, sukulaiset. Kuka tahansa voi luoda oman tietokoneverkkonsa. On kuitenkin mahdotonta vetää kaapelia kodistasi muualle maailmaan. Ja mitä teemme nyt? No, taloosi kulkee jo kaapeleita, joilla voit soittaa muille ihmisille (puhelin) tai sytyttää valot (sähkö). Puhelinverkko yhdistää sinut ihmisiin kaikkialla maailmassa, joten tarvitsemme tämän kaapelin. Verkkomme yhdistämiseksi puhelininfrastruktuuriin tarvitset erikoislaitteita, joita kutsutaan modeemiksi. Se muuntaa tiedot tietokoneeltamme, jolloin ne voidaan lähettää ja vastaanottaa puhelinverkon kautta.

Nyt olemme yhteydessä puhelininfrastruktuuriin. Seuraava vaihe on lähettää viestit verkostamme toiseen verkkoon. Tätä varten sinun on käytettävä Internet-palveluntarjoajien (ISP) palveluita. Internet-palveluntarjoaja on yritys, joka hallinnoi toisiinsa yhdistettyjä reitittimiä ja voi myös käyttää muiden Internet-palveluntarjoajien reitittimiä. Siten viestimme välitetään ISP-verkkojen yhdistämisen kautta haluttuun verkkoon. Internet sen sijaan sisältää monia tällaisia ​​yksittäisiä verkkoyhteyksiä.

World Wide Web -kuva

Mutta kuinka suuri Internet on? Kuinka monta tällaista verkkoa se sisältää? Miljoonat laitteet ovat yhteydessä Internetiin, ja näyttäisi mahdottomalta näyttää niitä kaikkia yhdessä kuvassa. Clifflandin tutkija Barrett Lyon osoitti kuitenkin toisin.

Marraskuussa 2003 tietoturvatutkija Barrett Lyon opiskeli vanhempiaan Kalifornian osavaltion yliopistossa Sacramentossa ja työskenteli penetraatiotestaajana, hakkerina, jonka yritykset palkkasivat etsimään heikkouksia omissa järjestelmissään. Läpäisytestauksen alussa Lyon teki aina perustutkinnan asiakkaan infrastruktuurista. "Varmuuden vuoksi", hän sanoo. Hän ymmärsi, että tällä tavalla hän voisi johtaa kaavan, jonka avulla hän näki, miltä tulevaisuuden penetraatiotestauksen uusi verkko näyttää. "Tästä kaavasta tuli perusta ohjelmistolle, joka voi tehdä kaiken työn puolestani", Lyon sanoo.

Eräänä päivänä lounaalla kollegoiden kanssa Lyon Barrett ehdotti verkkokartoittajansa käyttämistä koko Internetin piirtämiseen. "He pitivät sitä aika hauskana ideana, joten he löivät minulle 50 taalaa vetoa, etten pystyisi siihen", hän sanoo. Mutta hän teki sen.

Internetin kuvituksen luomiseen osallistui valtava määrä ohuita risteäviä viivoja, tähtipurkauksia ja oksia. Tästä kuvasta tuli kuva globaalista verkostosta 2000-luvun alussa. Lyon kutsui työtään Opteksi, ja vaikka hänen kollegansa olivat alun perin skeptisiä "taidemuotoon", lopputuote alkoi välittömästi houkutella faneja Slashdotissa ja sen ulkopuolella.

Kuva: Barrett Lyon / The Opte Project (2003)

Myöhemmin " Opte " ilmestyi verkkoon täysin uudessa muodossa. Alkuperäisessä versiossa käytettiin " traceroutes ", diagnostisia komentoja, jotka tutkivat erilaisia ​​polkuja verkon läpi visualisoidakseen Internetin monimutkaisine haaroineen ja kolkoineen. Tämä tekniikka ei kuitenkaan välttämättä ole täysin tarkka luotaessa kuvaa Internetistä. Siksi vuonna 2010 alkuperäisen maalauksen näyttelyssäNew Yorkin modernin taiteen museossa Lyon harkitsi vaihtoehtoja mestariteoksensa luomiseen. Sen sijaan, että hän olisi piirtänyt Internet-kartan reittien jäljittämiseen, hän käytti Border Gateway Protocolin reititystaulukoita. Tämä antoi hänelle mahdollisuuden saada tarkemman kuvan World Wide Webistä. Hän käytti tätä lähestymistapaa tulevaisuudessa.

Alkuperäinen "Opte" oli staattinen kuva, mutta vuoden 2021 versio on 10K-video. Oregon State Universityn Route Views -projektin BGP-tietoja käytettiin globaalin Internetin kartoittamiseen vuodesta 1997 nykypäivään. Lyon työskenteli visualisoinnin parissa useita kuukausia ja käytti useita sovelluksia, työkaluja ja komentosarjoja sen luomiseen. Yksi niistä on ohjelmistopaketti nimeltä Large Graph Layout, joka alun perin suunniteltu visualisoimaan proteiinikuvia. Hän käyttää satoja erilaisia ​​visuaalisia asetteluja, kunnes löytää tehokkaimman ja edustavimman ratkaisun käsillä olevaan tehtävään. Näin syntyi " ideaalinen kuva verkostosta ".", joka kuvaa kaikkia pitkiä, yhteenliitettyjä tiedonsiirtoreittejä Internetissä. Mitä lähempänä keskustaa verkko on, sitä enemmän sillä on yhteyksiä muihin verkkoihin.

Vaikka itse konsepti (" visualisoi koko Internet ") pysyy samana, animaatio mahdollistaa "Opten" uuden version olevan interaktiivisempi. Tuloksena olevat kuvat ovat ilmaisia ​​ei-kaupalliseen käyttöön. Lyon on myös luonut useita erityisen kiinnostavia kaavioita ja videoita. Yhdessä niistä näkyy Kiinan Internet-avaruus tiukasti kontrolloidulla kahdella yhteydellä maan sisällä ja ulkopuolella. Lyon osoitti myös Yhdysvaltain armeijan massiivisen läsnäolon Internetissä, mukaan lukien verkot, kuten NIPRNET ja SIPRNET.

Kuva: Barrett Lyon / Opte-projekti

"Opten" uusi versio voi myös seurata suuria Internet-tapahtumia, kuten Iranin vuoden 2019 kansallista internetin sulkemista. Videolla näkyy myös BGP-reittivuotoja ja haitallisia uudelleenohjaustapauksia verkon yli. Internetin uusi animoitu kuva on suunniteltu siten, että Lyon voi muuttaa sitä ajan myötä.

Vaikka "Opte" on silmiinpistävä visualisointi Internetin koosta ja tärkeydestä ihmisille, Lyon väittää, että hänen työnsä viittaa myös siihen, että verkko ei ole kehittynyt aidosti hajautetuksi ja vapaaksi paikaksi nykyisessä muodossaan. Tämä koskee erityisesti maita ja alueita, joissa globaalin verkon käyttöön on asetettu rajoituksia.

"Kun katson tätä videota, kaikki pienet kiemurteet ja aallot näyttävät minusta ihmisiltä, ​​jotka vaeltavat Internetin laajuudessa", Lyon sanoo. “Ihmiset käyttävät Internetiä, rakentavat maailmanlaajuisen verkon itse, ylittävät kirjaimellisesti valtameriä ja vuoria, käyttävät valokuitua, pystyttävät pylväitä ja kaivavat ojia. Kaikki tämä työ näytetään yhdessä videossa. Jotkut maat ovat kuitenkin liian salamyhkäisiä tässä asiassa, joten niiden Internet-toimintaa on mahdotonta näyttää tarkasti."

Wiredin mukaan.