Як працює Інтернет? Візуалізація зростання глобальної мережі з 1997 року

Інтернет – це основа передачі даних через мережу, технічна інфраструктура, що робить її можливою. За своєю суттю Інтернет – це велика мережа комп’ютерів, які «з’єднані та спілкуються» між собою.

Історія Інтернету бере початок у 1960-х роках. Він був створений як дослідницький проект, що фінансується армією США, а потім перетворився на державну інфраструктуру за підтримки багатьох університетів та приватних компаній. Різні технології, що підтримують мережу Інтернет, еволюціонували з
часом, але спосіб його роботи не сильно змінився.

Як працює Інтернет?

Якщо потрібно встановити зв’язок між двома комп’ютерами, ви можете або з’єднати їх фізично (за допомогою кабелю Ethernet ), або бездротовою мережею (наприклад, за допомогою мережі Wi-Fi або Bluetooth ). Усі сучасні комп’ютери підтримують різні види з’єднань.

Примітка: У цій статті ми говоритимемо лише про кабелі, проте принцип роботи бездротових мереж такий самий.

До мережі можуть підключитися більше двох комп’ютерів. Ви можете поєднати між собою стільки ПК, скільки забажаєте. Збільшуючи кількість підключених пристроїв, ви ускладнюєте процес встановлення зв’язку між ними. Якщо ви намагаєтеся зв’язати, наприклад, десять комп’ютерів, вам знадобляться 45 кабелів із дев’ятьма штекерами на кожен ПК!

Щоб вирішити цю проблему, кожен пристрій у мережі підключається до спеціального комп’ютера – маршрутизатора. Він має лише одне завдання: стежити за тим, щоб повідомлення, відправлене з одного комп’ютера, потрапило на потрібний ПК. Щоб надіслати повідомлення на комп’ютер В, комп’ютер А спочатку повинен передати його маршрутизатору, який, у свою чергу, перешле меседж на потрібний ПК і простежить за тим, щоб його не було доставлено на інший пристрій.

Після того як ми додамо маршрутизатор на схему нашої мережі, нам знадобляться лише 10 кабелів, а також штекер для кожного комп’ютера та маршрутизатор із 10 штекерами.

Об’єднання мереж

Якщо ми говоримо про невелику мережу, то наведений вище варіант відмінно підходить для встановлення з’єднання між комп’ютерами. Але як щодо з’єднання сотень, тисяч, мільярдів пристроїв? Звісно, ​​тут уже одного маршрутизатора буде замало. Ви вже знаєте, що маршрутизатор – це теж комп’ютер, так що ж нам заважає з’єднати два маршрутизатори між собою? Так і вчинимо.

З’єднуючи комп’ютери з маршрутизаторами, а потім маршрутизатори з маршрутизаторами, ми можемо збільшувати розмір мережі безкінечно.

Така мережа дуже схожа на те, що ми називаємо Інтернетом, але ми про щось забули. Ми створили її для наших власних цілей. Адже є й інші мережі: ваші друзі, сусіди, родичі. Будь-хто може створити власну мережу комп’ютерів. Однак неможливо протягнути кабель від вашого будинку до решти світу. І що нам тепер робити? До вашого будинку вже йдуть кабелі, за допомогою яких ви можете зателефонувати іншим людям (телефонний) або включити світло (електрику). Телефонна мережа пов’язує вас з людьми, які живуть у всьому світі, тому це саме той кабель, який нам потрібен. Щоб підключити нашу мережу до телефонної інфраструктури, потрібне спеціальне обладнання, яке має назву модем .. Він перетворює інформацію з нашого комп’ютера, роблячи її доступною як для надсилання, так і для отримання телефонної мережі.

Тепер ми підключені до телефонної інфраструктури. Наступним кроком є ​​надсилання повідомлень з нашої мережі до іншої мережі. Для цього необхідно скористатися послугами інтернет-провайдерів (ISP). Інтернет-провайдер – це компанія, яка керує маршрутизаторами, пов’язаними між собою, а також може отримати доступ до маршрутизаторів інших інтернет-провайдерів. Таким чином, наше повідомлення передається через об’єднання ISP-мереж у потрібну мережу. Інтернет же включає безліч таких окремих з’єднань мереж.

Ілюстрація всесвітньої мережі

Але наскільки великий Інтернет? Скільки таких мереж він об’єднує в собі? До Інтернету підключено мільйони пристроїв, і здавалося б, відобразити їх усіх на одній картинці неможливо. Проте дослідник із Кліфорнії Барретт Лайон довів протилежне.

У листопаді 2003 року дослідник у сфері безпеки Барретт Лайон навчався на останньому курсі в Каліфорнійському державному університеті в Сакраменто, працюючи як пентестер – хакер, якого компанії наймають для пошуку слабких місць у своїх власних системах. На початку тестування на проникнення Лайон завжди проводив базову розвідку інфраструктури замовника. "Про всяк випадок", – як він сам каже. Він зрозумів, що таким чином може вивести формулу, за допомогою якої видно, як виглядає нова мережа для майбутнього пентестингу. "Ця формула стала основою для створення програмного забезпечення, яке може виконувати всю роботу за мене", – каже Лайон.

Якось, обідаючи з колегами, Лайон Барретт запропонував використати свій мережевий картограф, щоб намалювати весь Інтернет. "Вони подумали, що це досить кумедна ідея, тому посперечалися зі мною на 50 баксів, що я не зможу цього зробити", – говорить він. Але в нього вийшло.

У процесі створення ілюстрації Інтернету було задіяно величезну кількість тонких ліній, що перетинаються, зоряних спалахів і гілок. Ця картинка стала зображенням глобальної мережі на початку 2000-х. Лайон назвав свою роботу " Opte", і хоча його колеги спочатку скептично ставилися до цього "виду мистецтва", кінцевий продукт відразу ж почав привертати увагу шанувальників на Slashdot і за його межами.

Фото: Barrett Lyon / The Opte Project (2003)

Пізніше Opte з’явився в мережі в абсолютно новому обличчі. В оригінальній версії використовувалися traceroutes, команди діагностики, які досліджували різні шляхи в мережі, щоб візуалізувати Інтернет з його заплутаними гілками і закутками. Однак, дана методика може бути не до кінця точною при створенні ілюстрації Інтернету. Тому у 2010 році на виставці оригінальної картиниу Музеї сучасного мистецтва у Нью-Йорку Лайон подумав про альтернативи для створення свого шедевра. Замість того щоб зобразити карту Інтернету, спираючись на трасувальні маршрути, він використовував таблиці маршрутизації протоколу прикордонного шлюзу. Це дало йому можливість отримати більш точне уявлення про всесвітню мережу. Він використав цей підхід і надалі.

Оригінальний «Opte» був статичним зображенням, але версія 2021 року – це відео з роздільною здатністю 10К. Були використані дані BGP із проекту Route Views Університету штату Орегон для відображення глобального Інтернету з 1997 року до сьогодні. Лайон працював над візуалізацією протягом кількох місяців і використовував ряд додатків, інструментів та скриптів для її створення. Один з них – це пакет програм під назвою Large Graph Layout, спочатку призначений для візуалізації білків. Він використовує сотні різних візуальних макетів, поки не підбере найбільш ефективне та репрезентативне рішення для поставленого завдання. Таким чином, була створена ідеальна картина мережі», де зображені всі довгі, взаємопов’язані маршрути передачі в Інтернеті. Що ближче до центру знаходиться мережа, то більше зв’язків вона має з іншими мережами.

У той час як сама концепція (« візуалізувати весь Інтернет ») залишається незмінною, анімація дає можливість новій версії «Opte» бути більш інтерактивною. Отримані ілюстрації є безкоштовними для некомерційного використання. Лайон також створив кілька діаграм та відео, які викликають особливий інтерес. Одна з них показує інтернет-простір Китаю з його жорстко контрольованими двома з’єднаннями всередині та зовні країни. Лайон показав і масову присутність військових США в Інтернеті, включаючи такі мережі, як NIPRNET та SIPRNET.

Фото: Barrett Lyon / The Opte Project

У новій версії «Opte» можна також відстежити великі інтернет-події, такі як національне відключення Інтернету в Ірані в 2019 році. У відео також відображено витік маршруту BGP та інциденти, пов’язані зі зловмисним перенаправленням даних через мережу. Нова анімована картина Інтернету розроблена таким чином, щоб Лайон зміг змінити її з часом.

У той час як «Opte» є вражаючою візуалізацією розміру та значення Інтернету для людей, Лайон стверджує, що його робота також вказує на нездатність мережі стати справді децентралізованим та вільним місцем у його нинішньому вигляді. Особливо це стосується країн і регіонів, де введено обмеження, пов’язані з використанням глобальної мережі.

«Коли я дивлюся це відео, то кожна з маленьких закорючок і хвиль видаються мені людьми, які блукають просторами Інтернету», – каже Лайон. «Люди користуються Інтернетом, самі будують всесвітню мережу, буквально перетинаючи океани та гори, використовуючи оптоволокно, ставлячи стовпи та роя канави. Уся ця робота відображена в одному відео. Однак деякі країни надто потайливі в цьому питанні, тому неможливо з точністю відобразити їхню інтернет-активність».

За матеріалами Wired.